浅谈低压万能式断路器

1、浅谈低压万能式断路器摘要：本文针对低压万能式断路器在实际设计和应用中碰到的一些有 争议的问题进行了一些探讨，通过较详细的分析和总结后，发表了个 人的观点；通过深入现场学习，对万能式断路器在投入运行后出现的 故障情况及原因进行了一些总结，并提出解决方案；针对日新月异的 新技术在断路器方面的应用， 本文作了一些未来开展的展望。 关键词： 低压万能式断路器设计与应用问题探讨实际运行故障分析新技术开展 方向一、设计和应用中几个问题的探讨1、过电流脱扣器电流整定值的探讨 如何让低压断路器准确的动作，既起到有效的保护作用，又尽量提高 供电可靠性，主要是要准确的对过流脱扣器的各种参数进行整定。 长延时整定值

2、 Ir1 对低压断路器来说是一个最重要也是最根本的参数， 可整定在 (0.41)In 范围之间。但整定值到底应是多少， 一直没有定论， 保守者认为应整定为 1.1 倍的变压器额定电流 ,以有效保护变压器；也 有人认为应整定为 1.5 倍的变压器额定电流 ,因为他们认为变压器超负 荷 1.5 倍也应能持续运行一段时间 ,以提高供电可靠性。大局部人认为 应整定为 1.21.3 倍之间。本人就此问题查阅了很多资料，但一直找不 到针对性的分析资料，因此只能根据一些相关资料自己来分析探讨。 根据变压器允许承受的过负荷情况，在环境温度20C，油浸式变压器超负荷 50%情况下，允许运行 1 小时。根据国家制

3、定的断路器生产标 准，断路器通过的电流到达1.3倍的整定值Ir1时即电流值达1.3*lr1时, 要求在1小时之内自动断开。假设将断路器的整定电流Ir1整定为变压 器额定电流的 1.2 倍,断路器通过电流到达变压器额定电流的1.2*1.3=1.56 倍时,断路器在 1 小时之内动作。根本符合，在环境温度 20C,油浸式变压器超负荷50%情况下，允许继续运行1小时的要求。 因此在使用油浸式变压器情况下，长延时过载脱扣器电流整定值整定 为变压器额定电流的 1.2倍较合理。干式变压器过载能力比油浸变压器 略差，因此在选择整定值时应适当变小。2、断路器分断能力的探讨 如何让断路器在最严重的短路电流情况下

4、能准确动作的同时，自身不 会被损坏，主要是要对短路分断能力进行校验和选择。断路器框架选 定时，短路分断能力电流也已确定，无需整定。断路器的短路分断能 力理论上都能满足三相短路电流情况下的分断，但实际运行中还是会 出现短路电流烧毁断路器的情况发生，现作简单分析如下： 首先计算一下短路电流，变压器副边短接，原边电压为额定电压时， 副边电流就是它的预期短路电流。因此副边的短路电流(三相短路) 为l(3)=lte/Uk,此值为交流有效值。在相同的变压器容量下，假设是两相 之间短路，那么1(2)=1.7321(3)/2=0.8661(3以上计算均是变压器出线端短 路时的电流值，这是最严重的短路事故。如果

5、短路点离变压器有一定 的距离，那么需考虑线路阻抗，因此短路电流将减小。以浙江电器开关 生产的 ZW1 型的低压万能式断路器为例，框架电流为 2000A 时，额定短路分断能力为50KA。假设变压器额定电流到达了框架电流2000A，变压器选择 S9型时，Uk=4.5%,出线侧的三相短路电流为 l(3)=2000/0.045=44KA。50KA>44KA理论分析分断能力满足要求。从实 际运行情况调查来看，如果变压器额定电流接近框架等级电流时，断 路器的分断能力理论上大于三相短路电流，但偶然也会出现断路器质 量问题，实际分断能力小于理论分断能力，此时有可能出现烧毁断路 器情况。因此从分断能力的裕

6、度和将来扩容等方面的考虑， 此种情况， 本人建议选用高一等级的框架电流。以 ZW1型为例，如果变压器的额 定电流大到接近于2000A的框架电流时就应选择3200A的框架电流， 此时的额定分断能力到达了 75KA,远远大于2000A框架电流时的50KA 的分断能力。3、断路器失压脱扣器的使用探讨 失压脱扣器是在它的端电压降至某一规定范围时，使断路器自动断开 的一种脱扣器。失压脱扣器能在市电停电时使断路器自动断开，市电再次来电时，需 人工或远程控制再次合上，以防止市电再次来电时对电力系统造成很 大的冲击。但正因为停电后再次来电时，需人工或远程控制合闸，所 以如果不能实现远程自动控制，将对供电可靠性

7、造成很大的影响。所 以是否使用失压脱扣器，要视具体情况而定。有些设计人员一开始几 乎所有断路器均使用失压脱扣器；后来上级有关部门提出使用失压脱 扣器给供电部门运行管理造成极大的困难，有些设计人员以尊重上级 意见为准，而不能完全理解失压脱扣器的利与弊，取消了失压脱扣器的使用。以上两种做法都是不正确的。目前在设计中比拟统一的观点 是，公变配电室不使用失压脱扣器，专变配电室使用失压脱扣器。现 对此分析如下，以期共同探讨：10KV公变配电室，运行管理由供电局负责，一大片区域的配电室只由 几个人管理，属无人值班性质。如果断路器带了失压脱扣器，在发生 市电10KV级较大范围停电情况下，所有该范围配电室内的

8、断路器将自 动断开。在目前的配网情况下，当市电恢复供电后，配电室内的断路 器只能由供电局派人一个一个人工合上。从人力和供电可靠性两方面 来看都显然是不可取的。不带失压脱扣器的断路器，在市电恢复供电 后，可以立即通电， 这虽然将对电力系统及用电设备造成较大的冲击， 但权衡利弊，只能选择不带失压脱扣器。专变配电室由用户自行管理，往往会有专人负责配电室管理。如果发 生停电后，再次供电时，可以较及时的实现人工合闸供电，供电可靠 性影响较小。另外，专变用户往往配有自备发电机，自备电的电压往 往不太稳定，如果电压过低，继续供电将对用电设备造成损坏，所以 装失压脱扣器从保护设备角度来说，也是非常有必要的。4

9、、四极断路器的应用探讨 关于四极断路器的应用，用或不用应以是否能确保供电的可靠性、安 全性为准，因此大体上是：TN-C系统。TN-C系统中，N线与保护线PE 合二为一PEN线，考虑平安，任何时候不允许断开 PEN线，因此绝 对禁用四极断路器；TT系统、TN-C-S系统和TN-S系统可使用四极断路 器，以便在维修时保障检修者的平安，但是 TN-C-S和TN-S系统，断路 器的N极只能接N线，而不能接PEN或PE线；装设双电源切换的场 所，由于系统中所有的中性线 N 线是通联的，为了确保被切换的 断路器的检修平安，必须采用四极断路器。二、实际运行中常见故障介绍及原因分析1、失压脱扣器故障。断路器在

10、运行中没有发生短路或接地等现象，也没有发生过载，却莫 名其妙的跳闸了，一般就是失压脱扣器或控制器有故障。失压脱扣器 的故障一般就是电源模块烧坏了。电源模块长期处于带电工作状态， 因此如果模块质量不可靠，很容易发生故障。检查的方法可用人工强 行使失压脱扣器衔铁吸合，如这时断路器合上后不再断开，即可证明 是失压脱扣器的故障。 解决的方法只能是拆掉失压脱扣器和电源模块， 此时断路器就能正常工作了，以后可根据实际需要，考虑更换新的失 压脱扣器的电源模块。如果失压脱扣器为助吸式，要注意失压脱扣器 铁芯撞针的长度，可以通过调节撞针的长度，使失压脱扣器处于正确 位置，即只有当电源电压下降到额定电压的40%以

11、下时，失压机构动作开关才跳闸。2、智能控制器故障。智能控制器发生烧毁故障后， 一般会出现手动可合闸， 电动不能合闸， 三段保护功能及其它保护功能失灵。控制器烧毁故障一般是由于电压 过高造成烧毁。一般厂家按照国家有关标准，设计工作电压为 400V， 但实际运行中，到了后半夜时，如果变压器不做调压措施，电压往往 会到达 420V 及以上，很容量使控制器承受不了如此高的电压而烧毁。 控制器另外一个常见问题是故障记忆如果得不到及时去除，即使电网 故障已排除解决，断路器仍认为电网有故障而手动和电动均会合不上 闸。此时只能按照使用说明书上的操作，去除故障记忆后复位，就能 正常工作了。一般人员不会想到是因为

12、这个合不上闸，往往查不出故 障原因，或者知道了这个原因，但因去除操作过于复杂而只能找专业 技术人员，带来不必要的停电。解决的方法是厂家应开发出操作更简 单直观的耐压性能更好的控制器，同时加强操作人员的技术培训。3、机构故障 机构故障往往由于机构不紧凑， 弹簧和连杆配合不好， 或者弹簧错位， 甚至掉出来了，造成手动电动都合不上闸，解决方法各不相同，根据 维修人员的经验，在检查时仔细观察各机械部件有没有脱落、变形损 坏，进行相应的复位调整即可。如果是连杆大件损坏无法修复的，那么 只能联系厂家派技术人员修理或更换相关部件。4、分断能力缺乏或导电性能不良造成的事故 极个别断路器因为触头或灭弧装置质量问

13、题，实际分断能力达不到理 论分断能力，出现短路致使电弧烧毁断路器的情况发生。导电性能不 良往往由于接触面不清洁、接触面太小及接触压力缺乏、触头脱落卡 阻、接触处螺丝钉松动等原因造成。导电性能不良严重的会发生低压 电网断相运行。 三、断路器新技术及未来开展方向断路器经历了从电磁脱扣器到电子脱扣器，近年，微电脑处理器的普 及，又有智能型断路器问世。微处理器和计算机技术引入低压断路器，一方面使低压断路器具有智 能化功能，另一方面使低压断路器通过中央控制系统，进入计算机网 络系统。微处理器引入低压断路器，使断路器的保护功能大大增强， 可以保护过载、断相、反相、三相不平衡、接地等故障，并具有很高 的动作

14、准确性；可设置预警特性，当断路器内部温升超过允许值，或 触头磨损量超过限定值时能发出警报；可反映负载电流的有效值，消 除输入信号中的高次谐波，防止高次谐波造成的误动作；提高断路器 的自身诊断和监视功能，可监视检测电压、电流和保护特性，并可用 液晶显示。智能化断路器通过与控制计算机组成网络可自动记录断路 器运行情况和实现遥测、遥控和遥信，提高了低压配电系统自动化程 度，使控制系统的调度和维护到达新的水平。模块化与塑壳化是一个新的理念，当前具有国际水平的断路器设计都 趋于模块化、塑壳化结构设计。模块化结构特点是将断路器分成六个 局部：框架、触头灭弧系统、手动操作机构、电动操作机构、智能型 控制器、抽屉座。每个局部都成为一个完整独立的部件，总装时只需 一至二个螺钉即可将其固定，拆装十分方便，而且便于检修维护及断 路器改造。塑壳化结构特点是将断路器外壳、框架采用塑料压制而成, 以便将触头、灭弧系统都放在绝缘小室中，防止相间短路，确保电弧 向上喷出，保证下进线可靠分断。在第三代产