小型断路器的发展与应用

小型断路器的发展与应用摘要：阐述了我国小型低压断路器的发展历程，介绍了国产小型断路器的结构和附件的技术性能，重点论述了小型断路器应用中的选型及在应用中应引起注意的问题，探讨了我国小型断路器发展方向。关键字：发展过程结构性能应用和选择发展方向1断路器的分类和发展世界上最早的断路器产生于1885年，它是一种刀开头和过电流脱扣器的组合。1905年，具有自由脱扣装置的空气断路器诞生。1930年以来，随着科技的进步，电弧原理的发现和各种灭弧装置的发明，逐渐形成了目前的机构。50年代末，由于电子元件的兴起，又产生了电子脱扣器，到了今天，由于单片机的普及又有了智能型断路器的问世。1、1断路器的分类小型低压断路器，从它的结构、用途所具有的功能来分，可分为万能式（又称框架式，国际上通称ACB）们塑料外壳式（国际上通称MCCS，NICB小型）两大类，它们相同的作用是：在正常情况下，作不频繁合、分电路成起动、停止电动机；在线路或电动机发生过载、短路或欠电压（电压不足）等故障时，能自动切断电路，予以保护。根据保护对象的不同，断路器又分为四种类型：配电保护型-保护电源和电气线路（电线、电缆）和设备；电动机保护型——专作电动机的不频繁起动，运行中分断，以及在电动机发生过载、短路和欠电压时的保护；家用和类似家用场所保护型－－对照明线路、家用电器等的保护；剩余电流（漏电）保护型－－用来保护人身免受电击危险及防止电气火灾的保护器。1.2小型断路器的发展我国小型低压断路器经历了四代发展过程：50年代，我国首次研制投产的是仿苏（A310O）的DZI系列产品（40年代中期水平）。60年代末期，针对DZI体积过大、短路分断能力偏小等缺陷，对它进行了技术改进，形成了我国自行设计的第一代产品DZI0系列。60～70年代，小规格电流的塑壳断路器有DZ5一10、DZ2～20、DZ5一25、DZ5一50、DZ15一50、DZ15一63等，它们的短路分断能力分别为1～3kA。60年代后期，我国第一台电流动作型电子式漏电保安器诞生（主开关是DZS一20断路器）。我国首台电流动作型电磁式漏电断路器的型号是DZS—20L（主开关仍是DZS—20断路器）。70年代中后期，全国联合设计的新型（DZ15L—40xDZ15L—63）电流动作型电磁式漏电断路器试制成功，其壳架电流有40A、63A两种，额定电流6～63A，漏电动作电流有30mA、50mA、75mA和100mA，是快速型（漏电动作时间≤0.1s），断路器的短路分断能力为380V3hA和5kA。进入80年代就有DZL16、DZL18、DZL118。DZ12L、DZL33、DZL38和DZ10L等，大部分是电流动作型电子（集成电路）式漏电断路器（带过载、短路保护和不带过载、短路保护），80年代初，又开发了第二代的DZ20系列。与此同时，分别从美国西屋公司、日本寺崎电气公司引进具有80年代初技术水平，生产了H系列和TO、TG、TL等系列。80年代中期，又引进德国F&G公司的技术，生产了FIN型（不带过载、短路保护）（In有25A、40A、63A，I△n有30mA、100mA、300mA和500mA）和FI/LS（带过载、短路保护）（In有2A、4A、6A、10A、20A、25A、32A等，I△n有30mA、50mA、100mA和300mA）的漏电断路器。进入90年代，引进国外先进技术，开发生产了VigiC45EIE（电子式）、VigiC45ELM（电磁式）。ViglNC100等漏电断路器，漏电动作电流I△n30mA，快速型（VigiNC100，IQ。有30mA、300mA和500mA几种，快速动作型）。而后又推出了CMI系列、TM30系列、TG系列的BD、BF型及JXMZ型、HSMI系列、S系列等新型塑壳式断路器。2小型断路器附件及标准无论是万能式（ACB）或塑料外壳式断路器（MCCB和一些MCB）现在都具备各种内、外部附件（又称附属装置），以增加断路器的功能。2.1内部附件辅助触点（辅助开关）——根据控制电磁铁和其他辅助回路电器的合、分需要而设置，目前较多的是采用发热电流（Ith）3A和6A的微动开关组成。报警触点（报警开关）——反映断路器因线路故障（过载、短路）跳闸而接通声、光报警，它的发热电流较小，一般小于3A或更低。宴火网杨分励脱扣丈器撕—较—伴作远距离操作旋，使断路器跳胜闸的一种脱扣嗓器，它的控制喝电压有交颤流鸦380费V像（果400悠V巨）草、团220中V弹（夸230叉V手），直搂流逐220释V拾、惕110边V您、胆24潮V恒等。穷侧匙缴欠电压脱扣惑器止—善—魔防止因线路电绒压不足，对线距路或电动机造时成损害的一种丽脱扣器，它与愿线路电压相同急，通常有交泉流辫380头V零（轮400让V纷）学、廉22酒0贞（财230神V驶）、直辜流夹110但V败、律220车V携等。尚2.前2详外部附件月钓涨惰外部转动手闷柄缓—属—蒜适合于断路器商在开关柜或抽说屉柜门板上合革、分断路器，贝可以起联锁作揪用，成套电器悼装置只有断电甩才能开门。瓣晋腹老电动操作机构疯一用电磁铁或鞋电动机等构成伏，代替手动合背闸怨（啊O森N荷）或分问院（托OF谷F民）断路器，可刺远距离控制。延机械联锁、自巧身闭锁。牵2.扮3味小型断路器标搂准堤粘亩梢国内开发、研缓制和应用的小梦型断路殊器窄MC私B变保护型断路器脖，符拦合静GB196耽3目（等效采漂用织IEC89赢8众）家用和类似窃家用场所过电杜流保护断路器何》标准。而剩纳余电流保护型飘断路器（漏电走断路器）应符脊合旗GB682询9质、鞭GB1691笨7IEC10崖0榆）肢、俘EC75使5示标准。功3督萝小型断路器应竟用蜡究亚止小型断路（以劳下简汗称克MC琴B顶）是建筑电气恶终端配电装置肌中使用最广泛附的一种终端保纹护电器声。仓MC夸B积虽然便牲起娱是一种终端电亲器，但其应用殖量大而且面广坚，若选用了不蛮合适符的庸MC拍B擦，由其造成的恒损失是不可忽虹视的。颗3.尿1搏额定分断选择岭漠精MC策B架的额定分断能王力是在保证断桌路器不受任何旺损坏的前提下屯，能分断的最幅大短路电流值循。现在市场上丑医石季见到剩的爸MC熊B名，根据各制造怕厂商提供的有雪关技术资料和辰设计手册，一瓶般有执各养.sk蓄A企、麻6hA厚、储10hA蛛等几种额定分胖断能力。我们始在选亭用锦MC栽B伶时，应当像选拌用批MCC纱B鼠（塑壳断路器质）谷、曾AC凡B修（框架式断路棚器）一样，计差算在该使用场擦合的最大短路护容量，再选询择蜂MC婆B鼠。如年果体MC隙B按的额定分断能回力小平被保护宾范围内的短路倡故障电流，则胖在发吼绩哨归生故障时，不否但不能分断故柳障线路，还会座因质MC床B江的分断能力过猴小而引挥起纵MC躬B蹈的爆炸，危及胶人身和其它电汉气设备线路的幅安全运行。冻策决发低压配电线路蛮的短路电流与钻该供电线路的率导线截面、导帽线敷设方式、胁短路点与电源咽距离长短、配于电变压器的容茅量大小、阻抗偶百分比等电气揭参数有关。一雕般工业与民用皱建筑配电变压检器低压侧电压参多鸟为篇0.23/0剩.4k蜓V扭，变压器容量雕大多超为知1600k咽V浅A雷及以下，低压略侧线路的短路宋电流随配电容沃量增大而增大妈。对于不同容傍量的配电变压两器，低压馈线推端短路电流是稼不同的。一般合来说，对于民逗用住宅、小型葬商场及公共建晴筑，由于当地沙供电部门采用潮高压深入符合付中。动的配电旦网络结线，其券配电变压器的仰容量都控制泊在阴1600k度V秘A创以下，并采取惩单母线分段运醉行方式的低压饭电网供电，用怨电设备距供电便电源距离较远此（大干闲25怜0乳米浇），选失用昌4.sk载V叶及以上分盗断能力锦的冲MC壮B帆即可。对于专纱供鸭或酸10k蔽V央变配电站的用驴户，往往因供偷电线路的电缆式截面较粗，供风电距离较短，棒应选用赖6hA熔及以上额定分踏断能力示的蒙MC知B漆。而对于如变袭配电站（站内治使用的照明、幕动力电源直接司取自于低压总贵母排）以及大忙容量车间变配检电站（供车间距用电设备）等季供电距离较短冷的类似场合，短则必须选阴用茧10k缩A免及以上分断能页力哄的验MC巨B污，具体设计时微还必须进行校器验。此外，特稳别要注意的三具点是：鸟随着现代建筑鸦物中配变容量野的增大，大容择量母线槽的使显用以及用电设伏备与电源问的验距离缩短等各湖种因素，使供胃电线路末端的合短路电流也在碎不断地增大，闪特别是一些高浆档的写字楼、遇办公楼、宾馆魄及大型商场等暑公共建筑，这递类场合使用嫌的错MC测B惨，在设计时应查加以注意。薪MC爸B记产品有两个标制准：一个屡是钩IEC89盟8蓬《家用装置及第类似装置用断决路器》关（根GB1096胞3蝴—丑199储9汪）；另一个羽是捡IEC94伐7烈—偿2谁（低压开关设雁备及控制设备心低压断路器》刻。羽IEC89品8抽是针对由非电拨气专业和无经瓣验人员使用的梨标准，陆而撕IEC94及7盟—撒2续是针对由电气粗专业人员操作冬使用的产品标孙准。两个标准肥对会MC冰B途的额定分断能帝力指标是不同奋的，对设计人掏员来说，一定特要看具体使用出场合和对象来倦选圾用拳MC标B妖。若懒按利IEC94火7芒—桥2哥的额定分断能世力来选足用稠MC昂B剩，应安装在供训专业人员操作搏的箱柜中，并剖由专业人员操谁作，如各楼层鲜、厂房内的照嫁明总配电箱；拌若坟按透IEC89源8雪来选蜘用裕MC关B戴，可供安装在裂非专业人员使屋用的操作电箱顽中，如大会议坛厅、厂房内的肾照明开关箱阁中沸.景这些使用对象浩都是一般的工室作人员。因此歇在选课用打MC押B稀时，一定要注沙意加以区别，碌不能混淆。旅一般来说巾，杜MC情B弟的额定分断能理力是在上端子菜进线、下端子怒出线状态下测犁得的。在工程钻中若遇到特殊咸情况下要求下秤端子进线、上答端子出线，由烂于开断故障电做流时灭弧的原玻因为，筝MC共B昨必须降容使用恒，即额定分断美能力必须按制见造厂商提供的喷有关降容系数革来换算。现在狭有些厂商制造愉的耐MC撑B咬，上下端子均权可进线及自由敞安装，分断能良力不受影响，机但笔者认为，遮在实际应用中肉，应以上进下岸出为妥。匪MC缴B触的保护特性根忍据膝IEC89愤8末规定，可分坐为屑A妻、托B绝、映C鲜、支D翻四种特性供用右户选用：串惕搜底A奔特性一般用于尘需要快速、无羊延时脱扣的使顿用场合，亦即照用于较低的峰荷值电流值（通舅常是额定电饥流哈I耍n锤的匹2耕—虚3声倍），以限制伐允许通过短路揉电流值和总的狐分断时间，利揭用该特性可阀使苗MC排B责替代熔断器作炒为电子元器件春的过流保护及算互感测量回路歌的保护。松捷锯泻B裤特性一般用于由需要较快速度锈脱扣且峰值电泉流不是很大的蚕使用场合；按与池A轮特性相比较肌，啦B沾特性允许通过梅的峰值电纷流隐<坚引埋n忍，一般用于白港炽灯、电加热悠器等电阻性负梯载及住宅线路蛛的保护。敬检耀足C晨特性一般适用照于大部分的电虽气回路，它允河许负载通过较朵高的短时峰值距电流资而柳MC私B龄不动作食，砌C赠特性允许通过尘的峰值电叉流宿<精5In构，一般用于荧旨光灯、高压气抛体放电灯、动窝力配电系统的匀线路保护。侧历探流D绩特性一般适用嘴于很高的峰值格电流井（减<利10In复）的开关设备见，一般用于交答流额定电压与兔频率下控制的沾变压器和局部祥照明变压器的艘一次线路和电煎磁阀的保护。老倡脸干从以上保护特佩性的分析可知竖，对于各种不递同性质的线路桥，一定要选用章合适肾的殖MC长B绕。如有气体放虾电灯的线路，志在灯启动时有顾较大的浪涌电转流，若只按该厘灯具的额定电羽流来选胃择励MC匠B挺，往往在开灯软瞬间导呆致桶MC蜜B鸽的误脱扣。役毙骗留在保护特性方嘴面危，幕IEC89样8亦标准中明确规黑定拣：约MC猜B产不能用于对电燃动机的保护，做只可作为替代挎熔断器对配电窑线路（如电线效电缆）进行保究护。在这方面肃，设计人员往话往容易忽视，塞并且在一些生我产厂商的样本嚷和设计资料手才册中也有一些止误导的地方。岁因电动机在起磨动瞬间有一滋个绿5固～粪驰7In营持续时间苗为熄10乳s登的起动电流，房即求使蛋C柏特性在电磁脱胞扣电流设定为召（但5闹—鹰1沿0骑）闷I阶n田，可以保证在命电动机起动时摆避过浪涌电流靠；但对热保护僚来讲，其过载棕保护的动作值弓整定于舒1.45In配，也就是说，瓜电动机要承码受席45纹%驶以上的过载电面流朴时旨MC胁B虾才能脱扣，这盒对于只能承橡受得<20陪%饭过载的电机定质于绕组来讲，尊是极容易使绕升组间的绝缘损广坏的，而对于鲁电线电缆来讲躬是可承受的。助因此，在某些者场合如确需尝用平MC雅B良对电机进行保林护，可选碰用售AB怕B让公司专用的符跑合成IEC94静7比—渡2杰标准网中狂K块特性笑的酒MC电B祸，或采角用愚MC娘B忙外加热继电器然的方式，对电益动机进行过载阴和短路保护。鸽3.2MC险B烧的使用频率脑著嗓MC店B榨的设计和使用吩是针邪对防5栏0凳～苹60H坑z盘交流电网的，端由于磁脱扣器蹦的电磁力与电拔源频率、动作模电流有关，因粒此对于在交流搅电压下使用年的驱MC泄B图用于直流电路匹或其它电源频禁率场合的保护宏时磁脱扣器的备动作电流是不悄同的。一般应稻根据制造厂商什提供的磁脱扣舱动作电流同电虹源频率变化系怨数来换算。当齿交流孝用慧MC用B葡用于直流电路凳的保护时，由板于灭弧的原因气，应选用类似圆西门子幕的你5SX郊5黎直流专体用棵MC某B春。貌3.3MC创B谋的使用环境温园度腊鹅泉MC腔B念的过载保护热屋脱扣器，通常惑，现听有疗MC血B票的热脱扣器额裹定电流是生产晴厂家根小据蒜IEC89首8造标准在基准温裤度为灾3淹0圆℃霞条件下整定的向，滨MC抱B彩的工作温度一越般推荐谈为拨-2就5惜℃牲～伪+启5膀5共℃过。热脱扣器由盏一种双金属片挨组成，当通过滴的电流达到某挪设定值并维持驾一定时间后蜜使匀MC旗B窄脱扣。因此，柄热脱扣器与温役度是息息相关幕的。如环境温捡度变化将导准致问MC企B盟的工作温度变兽化，使热脱扣惯工作特性相应熄变化。由狸于鱼MC篇B钟通常安装于配极电箱内，使用球环境温度也不投可能恒定为贡3留0原℃员，实际使用时犹，终端配电箱笛内闪的呀MC扎B研是紧密无间地债安装在一起的垄，且大多数场商合又是嵌在墙主内安装、浊导致散热效果移差，使配电路探内的温升上升帐很大，滩故小MC今B艘的实际工作温执度总比环境温敢度客高妈1裤0材℃策～哭1育5刊℃欺左右。因此，绣当环境温度大则干或小于校准轻温度值时，我佩们必须根据有尘关制造厂商提疮供的温度与载骑流能力修正曲恶线来调排整团MC牢B脂的额定电流值灶。一般来说，醉当环境温度大董于或低于校正榆值观1耗0鼠℃诊时荣，煤MC垂B处的额定电流值遵须减小或增忽加悲5趴%掀左右。经3.4MC球B患的前后级选择按性配合池耗装艇众所周知，在榆供配电线路中冬，保护电器必辱须达萍到疤“尽三性：即选择幸性、快速性、赏灵敏赛性肺”债。快速性灵敏奴性分别与保护婶电器本身特点坡和线路运行方饲式有关，而选惕择性则与上下惯级保护电器之湿间的配合有关买。配合恰当，疗则能有选择地坡将事故回路切派除，保证供电记系统的其它无健故障部分继续奔正常运行；反翼之，则影响供家电的可靠性瞎。断MC究B梦的选择性可分岭两个区域：一匆个是过载区的眉选择性，另一逝个是短路区的补选择性附。亏MC内B粱的热脱扣器电盈流时间特性是赠一个反时限曲帐线，曲线勤中致t俊1夕、蹄t假2悬分别代葱表锣Q魄1蝇、侍Q型2京的最长不开断意时间械，贺t匆1锯“趋、农t吴2坏“笑分别代搜表尾Q皮1南、剃Q甜2臣的最长开断时戏间。对于某一戚电流，如果断薄路器待的奖Q午1神的弹t愤1胆与峡Q熔2换的铲t者2跨“注构成的关系颈是洒t悼1比“隆>t陵2扭“咏，说明过载区出有选择性。通觉过实践证明，柔一猫般柔MC坏B位在过载区集若追11>浆2萍，即能在过载纺区有选择性。赔当短路电流流涂过电磁脱扣系声统时附，朴MC唐B项上下门要获得定选择性是很困唤难的，为了防抵止越级脱扣，竹一般应拨使匹Q屑1被的瞬时脱扣电赏流剃Im皱l溉与兔Q间2努的瞬时脱扣电兆流低Im魂2简之比大胃于撑1.溪4恨。当短路电流漠大碗干烛7Im殿l甲时，要想只孤有拘Q疗2扇开断，应选限顾流型断路器作书为盆Q课2冷，这样可以减喉少电流的峰值泊及持续时间，笔使止Q休1仿免于断开，当昌然也可选用具闹有延时的断路泉器作事为赤Q稠1归。当短路电流诵很大时，是很桥难保证有选择晴性的，只能获极得部分选择性泉。制造厂商为蝇了方便设计人肚员选用合适唤的踪MC盗B瓶来确保选择性悬，在设计参考猾资料中都有向踏用户推荐的匹舅配表，设计人瓦员可以根据匹枪配表选用上下凑级俘的字MC邮B鹅。趋3.5MC膝B钞附件选择牌裕历MC笔B阳有一些电气辅冈助装置和保护赵附件能表与贷MC勿B吓本体拼装组合坑在一起，扩展疾使用范围，其剖中最主要的是瞎剩余电流动作望保护器（简亡称爹RC逼D佛）、分励脱扣粉器（简离称故S盆T剧）、欠压脱扣久器（简比称消U削R耐）脂。聪RC肾D纯与情MC鞠B敞组合一起就能困成为带过电流滩保护的剩余电娇流动作断路器吹（简红称聋RC状D烘），安装在配偶电箱内能防止情线路发生单相赠接地故障时危伏及人身安全和井有效抑制电气玩火灾。崖筐赠MC舍B蜻的附返件柄U隆R挂是当电源电压劫下降大到负70溜%聋以下时，挪使汤MC血B钩脱扣：当电源插恢复正常时，再防趁止鲁MC租B蚁重新接通。既户可防止一些电筒气设备在低电躁压下运行而损抚坏设备，也可竹防止电源突然懂恢复正常时，莫线路上的电动赔机等大容量负压荷在没有接到恳控