低壓斷路器及其選擇與安裝

1、淺談低壓斷路器及其選擇與安裝中國五冶三公司新泰項目部 吳鵬民低壓斷路器的主要任務是：在正常運行時用它接通或切斷負荷電 流；在發(fā)生短路故障或嚴重過負荷時，借用繼電保護裝置用它自動、 迅速的切斷故障電流， 以防止擴大事故范圍。 低壓短路器的種類繁多， 按滅弧介質分有油浸式、 真空式和空氣式， 應用最多的是空氣式斷路 器，所以本篇文章將以自動空氣開關（低壓斷路器）為例進行介紹。按動作速度分普通型和快速型， 如直流快速斷路器、 交流限流斷路器 等，其分斷時間僅為0.010.02so按操作方式分有電動操作、儲能操 作和手動操作。按極數(shù)分有單極、二極、三極和四極等。按安裝方式 分有固定式、插入式和抽屜式等

2、。 按使用類別分有選擇型和非選擇型。按結構分有萬能式斷路器和塑殼式斷路器。萬能式斷路器即框架式斷路器，所有器件均裝在框架之內(nèi)，其部 件大部分設計成可拆卸的，便與制造、安裝和檢修。另外，這種斷路 器的容量較大，額定電流可達4000A,可裝設較多的具有不同保護功 能的脫扣器。 如可設計成配電保護用和電動機保護用的， 選擇型和非 選擇型的， 以及反時限動作特性的等等。 選擇型配電用斷路器多采用萬能式。由于萬能式斷路器的輔助觸頭數(shù)量多， 便于操作或聯(lián)動控制。另外，甚至觸頭系統(tǒng)可設計成有足夠的短時耐受電流，加之再有滅弧能力較強的滅弧室配合， 所以極限短路分斷能力很高， 特別使用于低 壓配電系統(tǒng)的主保護，

3、如作為低壓進線柜的主開關。塑殼式斷路器的主要特點是有塑料底座和塑料殼蓋構成塑殼體，所有部件均組裝于塑殼與基座之中。 這類斷路器的容量較小，額定電 流一般在600A以內(nèi)，適用于交流50Hz，額定電壓380V，直流440V的電路中。斷路器分配電線路保護用和電動機保護用兩類， 線路保護斷路器在正常情況下可對線路不頻繁轉換分配電能,還可對線路起過載保護和短路保護作用；電動機保護斷路器也可在正常情況下對線路 不頻繁轉換，并可對電動機起過載保護、欠壓保護和短路保護。塑殼 式斷路器具有結構簡單、緊湊和操作安全的特點。（一）低壓斷路器的主要部件1.滅弧室滅弧室常采用長短不同的鋼片交叉組成滅弧柵， 裝在由絕緣材

4、料 制成的滅弧室內(nèi)。在主觸頭分斷時，被拉長的電弧被滅弧柵分割成若 干小段電弧，滅弧柵對電弧的吸熱、散熱作用使電弧迅速冷卻，也使 電弧的總壓降增加。這樣，由于電源電壓不足以繼續(xù)維持電弧燃燒而 迅速熄弧。在滅弧室內(nèi)壁一般用鋼板紙制成，以產(chǎn)生幫助滅弧的氣體 而增強滅弧效果。為了進一步使游離氣體冷卻，在柵片上方還設由滅 焰柵片，以降低滅弧的距離，以免造成相間滅弧短路。2.觸頭系統(tǒng)觸頭系統(tǒng)主要由觸頭、載流母線、軟連接線及脫扣器環(huán)節(jié)等組成, 它是斷路器的重要核心部件。對容量較大的低壓斷路器，其觸頭系統(tǒng) 設有主觸頭、副觸頭和弧觸頭，且三者依次并聯(lián)。在主觸頭分斷瞬間, 電弧電流將由主觸頭經(jīng)副觸頭轉移到弧觸頭。

5、 在電弧轉移過程中，所 放出的高熱易將主觸頭燒壞，放在主觸頭與弧觸頭之間設置副觸頭,為過渡性觸頭。 其觸頭分斷的先后順序為： 主觸頭 副觸頭 弧觸 頭。對容量較小的低壓短路器，由于分斷電流不大，故一般不設副觸 頭。3.脫扣器系統(tǒng)根據(jù)供電系統(tǒng)網(wǎng)絡及用電設備的不同要求， 可選用具有不同脫扣 系統(tǒng)的斷路器。脫扣器的種類很多，主要有以下幾種：1）欠壓脫扣器。欠壓脫扣器多為電磁式，由鐵芯、線圈、銜鐵和整定彈簧等組成，如圖一中的 18 所示。當電網(wǎng)電壓降低到額定電 壓的 35%時，銜鐵 17 被釋放，在彈簧 16 的作用下，銜鐵推動杠桿 5 使搭鉤 3與鎖鍵 2 脫扣，而實現(xiàn)斷路器的觸頭 1打開，即分閘。

6、當電 壓大于額定電壓的 75%時應保證脫扣器不動作。209蘿fi.圖一自動空氣斷路器工作原理圖1-觸頭；2-鎖鍵；3-搭鉤（表示自由脫扣器機構）；4-鉸鏈；5-杠桿；6、8 11、16-彈簧；7-過流脫扣器；12-鐵芯線圈；13-加熱電阻絲；9、10、17-銜鐵；14-雙金屬片；15、19-按鈕；18-欠壓脫扣器；20-合 閘電磁鐵對于帶延時的欠壓脫扣器，只需在脫扣器線圈回路中增加一組 RC 延時元件，如圖二所示。當電源電壓為（75105） %Vn時，二極管半波整流電路為欠壓脫扣器線圈供電的同時，也為電容器C充電, 保證脫扣器不動作。當電源電壓下降至 35% VN時，電容器C經(jīng)R1、R2繼續(xù)對

7、欠壓脫扣器線圈供電（放電），直到其放電電壓不足以繼續(xù) 維持線圈吸合時，銜鐵17被釋放，從而使脫扣器在欠壓時延時動作。還可采用鐘表機構延時。2CF/欠壓脫扣器220V 或 380V圖二自動空氣斷路器的欠壓延時脫扣器原理圖般欠壓延時脫扣器的延時脫扣時間為1、2、3s三檔，如果電源電壓在預整定延時時間內(nèi)恢復到正常值時， 欠壓脫扣器不動作，從而 可防止電網(wǎng)出現(xiàn)短時電壓降低（如設備用電源轉換、大型電動機起動、 雷擊等）時所引起的停電事故。（2）過流脫扣器。如圖一所示，在斷路器每極上均裝設過流脫扣器7,三極斷路器也可裝設兩個。在給定電流范圍內(nèi)，脫扣器的動作 電流可任意整定，其整定方式多用旋鈕或螺桿調(diào)節(jié)整定

8、值。當線路發(fā) 生短路時，即達到預整定電流值時，過流脫扣器7的鐵芯線圈產(chǎn)生的 電磁吸力可吸動銜鐵9,推動杠桿5使搭鉤3和鎖鍵2脫扣而實現(xiàn)斷 路器分斷，可見這種脫扣器為瞬動過電流脫扣器。 其安一秒特性如圖 三所示。如在瞬動電磁式過電流脫扣器裝置中增設阻尼機構 （如鐘表 機構），即可得到短延時（0.11s）動作的過流脫扣器，從而可實現(xiàn) 斷路器的選擇性分斷。還有電子式過電流脫扣器，可實現(xiàn)瞬動、短延 時及長延時的過電流脫扣器保護功能，或稱作三段保護特性過電流脫扣器，其安一秒特性如圖四。圖中1。為瞬動脫扣器的動作電流整定值, 其動作時間為0.02s,可用于短路保護；Ii為短延時過電流脫扣器的動作電流整定值

9、，其動作時間約為0.10.4s,可用于短路保護或過載 保護;；I2為長延時過電流脫扣器的動作電流整定值，其動作時間約 為10s以上，可用于過載保護;圖三瞬動過電流脫扣器安-秒特性圖四三段保護式過電流脫 扣器安-秒特性(3) 熱脫扣器。如圖一所示，由加熱電阻絲13和雙金屬片14組 成，一般與電流互感器配合制成，是一種反時限過流脫扣器。即線路 電流越大，其動作時間就越短。當線路發(fā)生過載時，過載電流流過加 熱電阻絲13而使雙金屬片14受熱彎曲，推動杠桿5使搭鉤3與鎖鍵 2脫扣，使觸頭分斷起過載保護作用。熱脫扣器具有長延時特性，其 延時時間可達220min。在DZ10型自動空氣斷路器中的瞬動電磁脫 扣

10、器上增加熱脫扣器而制成復式脫扣器，可同時起到“短路、過載” 保護，即“二段保護式”特性。(4) 分勵脫扣器。分勵脫扣器由鐵心線圈 12和銜鐵10組成,如圖一所示。它由控制電源供電，經(jīng)操作人員操作控制控制按鈕19 或繼電信號使其線圈通電吸合，推動杠桿5使搭鉤3與鎖鍵2脫扣而實現(xiàn)遠距離分閘。分勵脫扣器的工作電壓按范圍標準規(guī)定為70%110%Vn。而用作電網(wǎng)保護的特殊分勵脫扣器的工作電壓范圍為 10%110%Vn，由普通分勵脫扣器和RC延時單元組成。當控制電源發(fā)生故障時，由充足電的電容供電，可使分勵脫扣器再繼續(xù)工作 45min，從而提高了分勵脫扣器動作的可靠性。、低壓斷路器的選擇。一）一般選用。選擇

11、斷路器注意斷路器的額定電壓和額定電流必須不小于線路的 額定電壓和線路計算負載電流， 脫扣器的額定電流不小于負載工作電 流，極限通斷能力不小于線路最大短路電流。 斷路器欠電壓脫扣器額 定電壓等于線路額定電壓，分勵脫扣器額定電壓等于控制電源電壓。具有短延時的斷路器， 若帶欠電壓脫扣器， 而欠電壓脫扣器必須是延 時的，其延時時間不小于短路延時時間。二）配電用斷路器的選用。斷路器的長延時動作電流整定值 Iop.TR 可用下式計算：lop.TR=Krel *l Q式中 Krel！ 可靠系數(shù)，取 0.81.0；I Q導線允許載流量（A）；斷路器瞬時（電磁）動作電流整定值 l op.ER ，可分下述兩種情況

12、進 行計算：1. 只有瞬時脫扣，而無短延時脫扣的情況：lop .ER 1.1(I溟 + Krel!* lst*lN.m)式中l(wèi)c2線路計算電流（A）；!Krel!電動機起動電流沖擊系數(shù);1st被控線路中，起動電流最大電動機的起動電流倍數(shù);iN.m被控線路中，起動電流最大電動機的額定電流（ A ）；2. 既有瞬時脫扣，又有短延時脫扣：瞬時脫扣電流整定值I op.ER ：lop .ER 1.1倍下級開關進線端的計算短路電流;短延時脫扣電流整定值I op.ER ：l op.ER 1.1 (2 + 1.35 Kst*l N.m )3. 照明斷路器的選用：lop.TrA lc工lop .ER6 |c2三

13、）電動機用斷路器選用。長延時脫扣器一般作過負荷保護用， 其電流整定值 lop.TR 應不小于電動機正常工作電流，也不應大于1.1 Inm，即1.1 lNM lop.TR l M式中Inm 電動機額定電流（A）;l M電動機正常工作電流 （A）。瞬時（電磁）過電流脫扣器用作短路保護，正常工作或電動機啟 動時不應動作，其電流整定值 Iop.ER 為：鼠籠型電動機： Iop.ER= （ 815）*I N式中 IN 為脫扣器額定電流。二 低壓斷路器的安裝。一） 塑料外殼式斷路器的安裝。安裝前檢查銘牌所示的技術數(shù)據(jù)是否與設計和實際需要相符。斷 路器應垂直安裝，其傾斜度不大于 50，當斷路器安裝在金屬骨架

14、上時， 若需要板后接線， 必須安裝在絕緣地板上。 安裝斷路器的底板必須平 整，以免在旋緊安裝螺釘時，膠木底板會受到彎曲應力而損壞。為了 防止飛弧應將斷路器進出導線裸露部分用絕緣物包扎。 當?shù)蛪簲嗦菲?與熔斷器配合使用時，熔斷器應安裝在電源側。斷路器接線時，必須 將來自電源端的導線接在斷路器滅弧室一側的接線端上， 負載導線應 接在斷路器脫扣器一側的接線端上， 連接導線的截面積必須與脫扣器 限定電流相符，以免由于過熱而影響脫扣器的性能。二） 框架式斷路器的安裝。安裝前檢查斷路器規(guī)格是否符合設計和實際需要，并用兆歐表測 量斷路器的絕緣電阻，一般不小于10M Q,斷路器底板應安裝在垂直 位置，傾斜度不

15、超過 50，并應可靠接地。 安裝斷路器的底板必須平整， 以免旋緊螺釘時可能會損壞斷路器的地板， 滅弧室至相鄰的導電部分 和接地部分的距離不應小于 200250m m。安裝后檢查失壓、分勵及 過電流脫扣器是否在規(guī)定的動作范圍之內(nèi)使斷路器斷開， 檢查電磁鐵 操作的斷路器是否在規(guī)定動作范圍內(nèi)使斷路器可靠閉合。 當斷路器與 熔斷器配合使用時，熔斷器應安裝在電源側。接線時，電源引進導線 或母線連接于靜觸點（上進線端） ，而接至用戶的導線和母線應連接 在下進線端。在進行任何電氣連接之前，必須確認電路中沒有電壓。安裝母線或電纜的截面積，應使接近斷路器的一部分母線或電纜不致 過熱而使斷路器母線升溫，同時被連接母線或電纜應將其在接近斷路 器處加以緊固，以免各種機械和電動負荷的應力傳送到斷路器上。在安裝有半導體脫扣裝置的低壓斷路器時，其接線必