一文講清“斷路器”所有知識

一、什麼是斷路器,其工作原理是什麼?

斷路器能夠關合、承載和開斷正常回路條件下的電流並能關合、在規定的時間內承載和開斷異常回路條件下的電流的開關裝置。斷路器一般由觸頭系統、滅弧系統、操作機構、脫扣器、外殼等構成。斷路器按其使用範圍分為高壓斷路器和低壓斷路器,高低壓界線劃分比較模糊,一般將3KV以上的斷路器稱為高壓電器。

一文講清“斷路器”所有知識


斷路器工作原理:

斷路器工作原理是當短路時,大電流產生的磁場克服反力彈簧,脫扣器拉動操作機構動作,開關瞬時跳閘。當過載時,電流變大,發熱量加劇,雙金屬片變形到一定程度推動機構動作,電流越大,動作時間越短。斷路器有電子型的,使用互感器採集各相電流大小,與設定值比較,當電流異常時微處理器發出信號,使電子脫扣器帶動操作機構動作。

一文講清“斷路器”所有知識


二、斷路器主要的作用有兩個方面

(1)控制作用。即根據運行需要,投入或切除部分電力設備或線路。

(2)保護作用。即在電力設備或線路發生故障時,通過繼電保護及自動裝置作用於斷路器,將故障部分從電網中迅速切除,以保證電網非故障部分的正常運行。

高壓斷路器

1.正常情況下接通和斷開高壓電路中的空載及負荷電流。

2.在系統發生故障時能與保護裝置和自動裝置相配合,迅速切斷故障電流,防止事故擴大,從而保證系統安全運行。

斷路器其實就是一種開關,它和其他普通開關的不同點主要在:

  1. 適用電壓等級高

2.滅弧介質及方式,有真空,少油,多油及六氟化硫等等

3.滅弧能力強,效果好。

漏電保護器做為低壓斷路器(又稱空氣開關或自動開關),這種斷路器的原理是火線和地線相連接時,會起到保護作用。會自動斷開。一般漏電人體觸電,就會自動斷路。

一文講清“斷路器”所有知識


斷路器在日常生活中應用得比較廣,各種電器內保護電路、家庭用電線路中的觸電保護器等。其作用是:當電路中發生短路時,斷路器瞬間動作,斷開電源,保護線路。如果人觸電,斷路器瞬間動作,斷開電源,就能起到保安作用。斷路器的質量好壞直接關係到是否能真正起到保安作用,因此,家用斷路器質量是關鍵,一定要買有生產產址,生產日期,質量保證書。同時一定要請教專家,根據你家的用電負荷,購買多大電流的斷路器,過大過小都不能起保護任用,甚至給自己找麻煩。

三、斷路器的符號各代表什麼意思?

<code>斷路器型號根據國家技術標準的規定,一般由文字符號和數字按以下方式組成:
其代表意義為:
①—產品字母代號,用下列字母表示:
S—少油斷路器;
D—多油斷路器;
K—空氣斷路器;
L—六氟化硫斷路器;
Z—真空斷路器;
Q—產氣斷路器;
C—磁吹斷路器。
②—裝置地點代號;N—戶內,W—戶外。
③—設計系列順序號;以數字1、2、3……表示。
④—額定電壓,KV.
⑤—其它補充工作特性標誌,G—改進型,F—分相操作。
⑥—額定電流,A.
⑦—額定開斷電流,KA.
⑧—特殊環境代號。/<code>

下面舉例說明,便於大家理解。

一文講清“斷路器”所有知識


NM1-100S/3300

N 表示企業代號

M 表示塑殼式斷路器

1 表示設計序號

100 表示額定電流

S 表示分斷能力特徵代號(S:標準型;H:較高型;R限流型)

3300:第一個數:3表示3極開關,如果是4表示4極開關。

第二個數:3表示熱磁脫扣器,如果是2就表示是電磁脫扣器;如果是1就表示無脫扣。

第三、四數:00表示無附件。

如果是:則表示

08、報警觸頭

10、分勵脫扣器

20、輔助觸頭

30、欠電壓脫扣器

40、分勵脫扣器、輔助觸頭

50、分勵脫扣器、欠電壓脫扣器

60、兩組輔助觸頭

70、輔助觸頭、欠電壓脫扣器

18、分勵脫扣器、報警觸頭

28、輔助觸頭、報警觸頭

38、欠電壓脫扣器、報警觸頭

48、欠電壓脫扣器、輔助觸頭、報警觸頭

58、分勵脫扣器、欠電壓脫扣器、報警觸頭

68、兩組輔助觸頭、報警觸頭

78、輔助觸頭、報警觸頭、欠電壓脫扣器

In 額定電流

Ui 額定絕緣電壓

Ue 額定工作電壓

Uimp 額定衝擊耐受電壓

Ii=10In 10倍額定電流 、

50Hz 頻率

Icu 額定極限短路分斷能力

Ics 額定運行短路分斷能力

斷路器的選用,應根據具體使用條件選擇使用類別,選擇額定工作電壓、額定電流、脫扣器的整定電流等參數,參照產品樣本提供的保護特性曲線選用保護特性,並需對短路特性和靈敏係數進行校驗。

斷路器是電路或者設備經常都會用到的保護性電路元器件,在電路或者電機運行中必不可少,斷路器選擇過小,就會造成電路或者設備的頻繁跳閘保護,不利於設備的使用,斷路器如果選擇過大,就無法對電路或者其他的電氣設備進行及時有效的保護,這是非常危險的,那麼問題來了,電路或者電氣設備到底應該配備多大的斷路器?斷路器怎麼選型,保護整定是根據什麼來進行?

一、斷路器的分類

(1)框架式斷路器(ACB)

一文講清“斷路器”所有知識


框架斷路器也稱為萬能式斷路器,其所有零件都裝在一個絕緣的金屬框架內,常為開啟式,可裝設多種附件,更換觸頭和部件較為方便,多用在電源端總開關。過電流脫扣器有電磁式,電子式和智能式脫扣器等幾種。斷路器具有長延時、短延時、瞬時及接地故障四段保護,每種保護整定值均根據其殼架等級在一定範圍內調整。

框架斷路器適用交流50Hz,額定電壓380V、660V,額定電流為200A-6300A的配電網絡中,主要用來分配電能和保護線路及電源設備免受過載、欠電壓、短路,單相接地等故障的危害,該斷路器具有多種智能保護功能,可做到選擇性保護。在正常的條件下,可作為線路的不頻繁轉換之用。1250A以下的斷路器在交流50Hz電壓380V 的網絡中可用作保護電動機的過載和短路。

框架式斷路器還經常應用於變壓器400V側出線總開關、母線聯絡開關、大容量饋線開關和大型電動機控制開關。

(2)塑殼式斷路器(MCCB)

一文講清“斷路器”所有知識


塑殼式斷路器也被稱為裝置式斷路器,其接地線端子外觸頭、滅弧室、脫扣器和操作機構等都裝在一個塑料外殼內。輔助觸點,欠電壓脫扣器以及分勵脫扣器等多采用模塊化,結構非常緊湊,一般不考慮維修,適用於作支路的保護開關。塑殼斷路器通常含有熱磁跳脫單元,而大型號的塑殼斷路器會配備固態跳脫傳感器。

塑殼式斷路器過電流脫扣器有電磁式和電子式兩種,一般電磁式塑殼斷路器為非選擇性斷路器,僅有長延時及瞬時兩種保護方式;電子式塑殼斷路器有長延時、短延時、瞬時和接地故障四種保護功能。部分電子式塑殼斷路器新推出的產品還帶有區域選擇性連鎖功能。

塑殼式斷路器一般用於配電饋線控制和保護,小型配電變壓器的低壓側出線總開關,動力配電終端控制,也可用於各種生產機械的電源開關。

(3)微型斷路器(MCB)

一文講清“斷路器”所有知識


微型斷路器是建築電氣終端配電裝置引中使用最廣泛的一種終端保護電器。用於125A以下的單相、三相的短路、過載、過壓等保護,包括單極1P,二極2P、三極3P、四極4P四種。

微型斷路器由操作機構、觸點、保護裝置(各種脫扣器)、滅弧系統等組成。其主觸點是靠手動操作或電動合閘的。主觸點閉合後,自由脫扣機構將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯,欠電壓脫扣器的線圈和電源並聯。

在民用建築電氣設計中,微型斷路器主要用於線路的過載、短路、過電流、失壓、欠壓、接地、漏電、雙電源自動切換及電動機的不頻繁起動時的保護、操作等用途。

二、斷路器的基本特性參數

In是過負荷脫扣器的額定電流;

Ir是長延時過負荷脫扣器整定電流;

Isd是短延時過負荷脫扣器的整定電流;

Im是瞬時(熱磁)脫扣器整定電流。

國標《低壓開關設備和控制設備 低壓斷路器》GBl4048.2—94(等效採用IEC947—2)對斷路器的額定電流的概念有如下解釋:

斷路器的額定電流1n,是指脫扣器能長期通過的電流,也就是脫扣器額定電流。對帶可調式脫扣器的斷路器則為脫扣器可長期通過的最大電流。

斷路器殼架等級額定電流lnm,用基本幾何尺寸相同和結構相似的框架或塑料外殼中所裝的最大脫扣器額定電流表示。

一文講清“斷路器”所有知識


脫扣器額定電流1n,指脫扣器能長期通過的最大電流。電子脫扣可整定範圍0.4~1×1n,熱磁脫扣可整定範圍為0.7~1×1n.

長延時過載脫扣器動作電流整定值Ir,固定式脫扣器其1r=In,可調式脫扣器其Ir為脫扣器額定電流1n的倍數,如1r=0.4~1×1n。

一文講清“斷路器”所有知識


短延時電磁脫扣器動作電流整定值Im,為過載脫扣器動作電流整定值Ir的倍數,倍數固定或可調,如Im=2~10×Ir。對不可調式可在其中選擇一適當的整定值。

瞬時電磁脫扣器動作電流額定值Im′,為脫扣器額定電流In的倍數,倍數固定或可調,如Im′=1.5~11×In。對不可調式可在其中選擇一適當的整定值。

額定極限短路分斷能力Icu是斷路器規定的試驗電壓及其它規定條件下的極限短路分斷電流之值,它可以用預期短路電流表示。

額定運行短路分斷能力Ics是指斷路器在規定的試驗電壓及其它規定條件下的一種比額定極限短路分斷電流小的分斷電流值,Ics是Icu的一個百分數。

額定短時耐受電流Icw是指斷路器在規定的試驗條件下短時間承受的電流值。對於交流,此電流值是預期短路電流的週期分量有效值,與額定短時耐受電流有關的時間至少為0.05s。

三、斷路器選用的一般原則

1、一般選用原則

(1)根據用途選擇斷路器的型式及極數;

根據最大工作電流選擇斷路器的額定電流;根據需要選擇脫扣器的類型、附件的種類和規格。具體要求是:

①斷路器的額定工作電壓≥線路額定電壓;

②斷路器的額定短路通斷能力≥線路計算負載電流;

③斷路器的額定短路通斷能力≥線路中可能出現的最大短路電流(一般按有效值計算);

④線路末端單相對地短路電流≥1.25倍斷路器瞬時(或短延時)脫扣整定電流;

⑤斷路器欠壓脫扣器額定電壓等於線路額定電壓;

⑥斷路器的分勵脫扣器額定電壓等於控制電源電壓;

⑦電動傳動機構的額定工作電壓等於控制電源電壓;

⑧斷路器用於照明電路時,電磁脫扣器的瞬時整定電流一般取負載電流的6倍。

一文講清“斷路器”所有知識


(2)採取斷路器作為單臺電動機的短路保護時,瞬時脫扣器的整定電流為電動機啟動電流的1.35倍(DW系列斷路器)或1.7倍(DZ系列斷路器)。

(3)採用斷路器作為多臺電動機的短路保護時,瞬時脫扣器的整定電流為1.3倍最大一臺電動機的啟動電流再加上其餘電動機的工作電流。

(4)採用斷路器作為配電變壓器低壓側總開關時,其分斷能力應大於變壓器低壓側的短路電流值,脫扣器的額定電流不應小於變壓器的額定電流,短路保護的整定電流一般為變壓器額定電流的6-10倍;過載保護的的整定電流等於變壓器的額定電流。

(5)初步選定斷路器的類型和等級後,還要與上、下級開關的保護特性進行配合,以免越級跳閘,擴大事故範圍。

2、電動機保護用斷路器的選用

電動機保護用斷路器可分為兩類:

一類是指斷路器只作保護而不負擔正常操作;另一類是指斷路器需兼作保護和不頻繁操作之用。後一類情況需考慮操作條件和電壽命。電動機保護用斷路器的選用原則為:

(1) 長延時電流整定值等於電動機額定電流。

(2) 瞬時整定電流:對保護籠型電動機的斷路器,瞬時整定電流等於(8-15)倍電動機額定電流,取決於被保護電動機的型號、容量和啟動條件;對於保護繞線轉子電動機的斷路器,瞬時整定電流等於(3-6)倍電動機額定電流,取決於被保護繞線轉子電動機的型號、容量和啟動條件。

(3) 6倍長延時電流整定值的可返回時間大於等於電動機實際啟動時間。按啟動時負載的輕重,可選用可返回時間為1、3、5、8、15S中的某一檔。

3、導線保護斷路器的選用

照明、生活用導線保護斷路器,是指在生活建築中用來保護配電系統的斷路器,選用時應考慮:

(1) 長延時整定值小於等於線路計算負載電流。(2) 瞬時動作整定值等於(6-20)倍線路計算負載電流

四、斷路器的級聯保護性

在配電系統的設計中,斷路器的上下兩級之間的選擇性配合,必須具有“選擇性、快速性和靈敏性”。

選擇性則與上下兩級斷路器之間的配合有關,而快速性和靈敏性分別與保護電器本身特點和線路運行方式有關。

上下兩級斷路器配合得當,則能有選擇地將故障迴路切除,保證配電系統的其它無故障迴路繼續正常工作。反之,則影響配電系統的可靠性。

級聯保護是斷路器限流特性的具體應用,其主要原理是利用上級斷路器的限流作用,在選擇下級斷路器時,可選擇分斷能力較低的斷路器,以達到降低成本節約費用的目的。上級的限流型斷路器QF1能分斷其安裝處的最大預期短路電流,由於配電系統中上下級的斷路器為串聯安裝,當下級,斷路器QF2出口處發生短路時,該短路電流由於上級斷路器QF1的限流作用而使其實際值遠小於該處的預期短路電流,也就是說,下級斷路器QF2的分斷能力在上級斷路器QF1幫助下大大增強,超過了其額定分斷能力。這種級聯保護也是有一定的條件,譬如鄰近的迴路不能有重要負載(因為一旦QF1跳閘QF3迴路也停電),同時QF1的瞬動整定值與QF2的瞬動整定值也要匹配得當等。級聯數據只能由實驗測定,上下級斷路器的配合選擇也只能由斷路器製造商提供確定。

五、斷路器的靈敏度

為了保證斷路器的瞬時或短延時過流脫扣器在系統最小運行方式下,在其保護範圍內發生最輕微的短路故障時能可靠動作。斷路器保護的靈敏度必須滿足《低壓配電設計規範》 (CB50054-95)規定其靈敏度應不小於1.3,即Sp=lk.min/Iop≥1.3。式中,lop為瞬時或短延時過流脫扣器的動作電流,Ik.Min為斷路器保護的線路末端在系統最小運行方式下的單相短路電流或兩相短路電流,Sp為斷路器的靈敏度。

一文講清“斷路器”所有知識


在選用斷路器時,還應注意對其靈敏度的校驗,對於同時具有短延時和瞬時過電流脫扣器的選擇性斷路器,只需要校驗短延時過電流脫扣器的動作靈敏度,不需要校驗瞬時過電流脫扣器動作的靈敏度。

六、斷路器脫扣器的選擇和整定

(1)瞬時過電流脫扣器動作電流的整定

斷路器所保護的對象中,有某些電器設備,這些電器設備在啟動過程中,會在短時間內產生數倍於其額定電流的高峰值電流,從而使斷路器在短時間內承受較大的尖峰電流。瞬時過電流脫扣器的動作電流lop(o)必須躲過線路的尖峰電流Ipk,即Iop(o)≥Krel·Ipk。式中,Krel為可靠係數。在選用斷路器時,應注意使斷路器的瞬時過電流脫扣器的整定電流躲過尖峰電流,以免引起斷路器的誤動作。

一文講清“斷路器”所有知識


(2)短延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定

短延時過流脫扣器的動作電流lop(s),也應躲過線路的尖峰電流Ipk,即Iop(s)≥Krel·Ipk。式中,Krel為可靠係數。短延時過流脫扣器的動作時間一般分0.2s、0.4s和0.6s三種,按前後保護裝置的保護選擇性來確定,應使前一級保護的動作時間比後一級保護的動作時間長一個時間級差。

(3)長延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定

長延時過流脫扣器主要是用來保護過負荷,因此其動作電流Iop(l)只需要躲過線路的最大負荷電流即計算電流I30,即Iop(l)≥Krel·I30。式中,Krel為可靠係數。長延時過流脫扣器的動作時間應躲過允許短時過負荷的持續時間,以免引起低壓斷路器的誤動作。

(4)過流脫扣器的動作電流與被保護線路的配合要求

為了不致線路因出現過負荷或短路引起絕緣線纜過熱受損甚至失火,而其斷路器不跳閘事故的發生,斷路器過流脫扣器的動作電流lop應符合公式的要求,lop≤Kol·Ial。式中,Ial為絕緣線纜的允許載流量;Kol為絕緣線纜的允許短時過負荷係數,對瞬時和短延時過流脫扣器,一般取4.5;對長延時過流脫扣器,做短路保護時取1.1,只做過負荷保護時取1。如果不滿足以上配合要求,則應改選脫扣器動作電流,或適當加粗導線或電纜線的截面積。

(5)整斷路器的整定值調整方法,需要舉例說明,具體如下:

例如,運行電流是400A ,如果使用了MT10斷路器,需要把Ir錶盤上的指針調到0.4即可。短路短延時保護主要是用於下一級速斷保護的後備保護,它的時間的調整需要根據上下級實現時間選擇性保護時的基本要求來實現。

短路短延時的電流的整定需要按照被保護範圍內末端最小短路電流來整定。是以Ir為基準的倍數來調節的。電流速斷保護不能保護線路全長,通常它的電流的整定值要比短路短延時設定的電流動作值要大。不能被保護的死區需要由短路短延時保護做後備保護。

一文講清“斷路器”所有知識

整定值是經過整定計算和試驗,所得出保護裝置(斷路器器)完成預定保護功能所需的動作參數(動作值、動作時間等)規定值。如果上一級小於下一級,那麼上一級已經動作而下一級仍未動作,就沒有保護作用了。


分享到:


相關文章: