1.3 低压断路器

1.3.1 低压断路器简介

1.低压断路器的分类

低压断路器的分类方式很多,见表1-3。

表1-3 低压断路器的分类

(续)

2.低压断路的作用

低压断路器俗称自动空气开关或空气开关,是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流,还可以接通和分断短路电流的开关电器。

低压断路器在电路中除起通断控制作用外,还具有一定的保护功能,如过负荷、短路、欠电压和漏电保护等。

低压断路器还可用于不频繁地起动电动机或接通、分断电路。

低压断路器容量范围很大,最小为4A,而最大可达5000A。低压断路器广泛应用于低压配电系统的各级馈出线,各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。

3.低压断路器的型号

塑料外壳式断路器品牌种类繁多,国产典型型号为DZ20系列塑料外壳式断路器。其型号命名及意义如下:

其中:1—塑料外壳式断路器;

2—设计代号;

3—额定极限短路分断能力级别:Y—基本型(又称一般型);J—较高型;G—最高型;C—经济型;

4—壳架额定电流的等级(A);

5—操作方式:手柄直接操作无代号,电动操作用P表示,转动手柄操作用Z表示;

6—极数分别用2、3、4极表示;

7—脱扣器方式及附件代号;

8—用途代号:配电用断路器无代号;保护电动机用断路器用2表示。

举例,DZ20-250/330,为DZ系列塑料外壳低压断路器,额定电流250A,3极,复式脱扣器,不带附件。

友情提示

DZ20系列塑料外壳式断路器有四种性能型式,Y型为基本型(又称一般型)、C型(经济型)、J型(较高型)和G型(最高型)。

4.低压断路器的结构

低压断路器一般由绝缘外壳、操作机构、灭弧系统、触头系统和脱扣系统5个部分组成。DZ系列低压断路器的基本结构如图1-12所示。

1)绝缘外壳由绝缘底座、绝缘盖、进出线端的绝缘封板所组成。绝缘底座和盖是断路器提高通断能力、缩小体积、增加额定容量的重要部件。

2)操作机构采用四连杆结构方式,具有弹簧储能,快速“合”、“分”的功能,其“合”、“分”、“再扣”和“自由脱扣”位置以手柄位置来区分。

3)灭弧系统由灭弧室和其周围的绝缘封板、绝缘夹板所组成。灭弧装置一般为栅片式灭罩,灭弧室的绝缘壁一般用钢板纸压制或用陶土烧制。

4)触头系统由动触头、静触头组成。630A及以下的断路器,其触头为单点式。1250A断路器的动触头由主触头及弧触头组成。

图1-12 DZ系列低压断路器的基本结构

主触头在正常情况下可以接通分断负荷电流,在故障情况下还必须可靠分断故障电流。主触头有单断口指式触头、双断口桥式触头、插入式触头等几种形式。主触头的动、静触头的接触处焊有银基合金触点,其接触电阻小,可以长时间通过较大的负荷电流。在容量较大的低压断路器中,还常将指式触头做成两挡或三挡,形成主触头、副触头和弧触头并联的形式。低压断路器的主触头和弧触头分为弧触头和主触头。弧触头用耐弧金属材料制成,主触头和弧触头在断路器分、合闸时有不同的作用和操作次序。开关合闸时,弧触头承担合闸的电磨损;开关分闸时,弧触头承担电路分断时的强电弧,起保护主触头的作用;主触头承担长期通过负荷电流的任务。所以在合闸时弧触头先闭合、主触头后闭合;分闸时主触头先断开、弧触头后断开大容量的断路器中为了更好地保护主触头又增设了副触头,即为三接触头,合闸时的动作顺序为弧触头先闭合,然后副触头闭合,最后弧触头闭合;分闸时的操作顺序为弧触头先分断,然后副触头分断,最后主触头分断。

5)脱扣器是低压断路器中用来接受信号的元件。若线路中出现不正常情况或由操作人员或继电保护装置发出信号时,脱扣器会根据信号的情况通过传递元件使触头动作掉闸切断电路。

知识窗

低压断路器的脱扣器

低压断路器的脱扣器一般有过流脱扣器、热脱扣器、失电压脱扣器、分励脱扣器等几种,见表1-4。在一台低压断路器上同时装有两种或两种以上脱扣器时,则称这台低压断路器装有复式脱扣器。

表1-4 低压断路器的脱扣器

(续)

5.低压断路器的主要技术参数

(1)额定电压

1)断路器的额定工作电压是指与通断能力及使用类别相关的电压值。对多相电路是指相间的电压值。

常用交流电压:220V、380V、660V、1140V。

常用直流电压:110V、240V、440V、750V、850V、1000V。

2)断路器的额定绝缘电压是指设计断路器的电压值,电气间隙和爬电距离应参照这些值而定。除非型号产品技术文件另有规定,额定绝缘电压是断路器的最大额定工作电压。在任何情况下,最大额定工作电压不超过绝缘电压。

(2)额定电流

1)断路器的壳架额定电流用尺寸和结构相同的框架或塑料外壳中能装入的最大脱扣器额定电流表示。

框架式断路器的壳架额定电流为630～6300A,主要用于低压配电系统的进线、母联及其他大电流回路的关、合。

塑壳断路器的壳架电流为80～1250A,主要用于低压配电系统的进出线、电动机的保护。

小型断路器的壳架电流为1～125A,主要用于建筑物和用电设备的终端配电箱内。

2)断路器额定电流就是额定持续电流,也就是脱扣器能长期通过的电流。对带可调式脱扣器的断路器是可长期通过的最大电流。

常用额定电流:30A、40A、63A、100A、160A、200A、400A、630A、1000A、1250A、1600A、3200A、4000A、5000A、6300A。

(3)额定短路分断能力

断路器在规定条件下所能分断的最大短路电流值,称为额定短路分断能力。

知识窗

漏电保护断路器

漏电保护断路器又称为漏电保护开关,具有漏电、触电、过载、短路等保护功能,主要用来对低压电网直接触电和间接触电进行有效保护,也可以作为三相电动机的断相保护。它有单相的,也有三相的。

漏电保护断路器主要由试验按钮、操作手柄、漏电指示和接线端几部分组成,如图1-13所示。

图1-13 单相漏电保护断路器

漏电保护断路器和其他断路器一样可将主电路接通或断开,而且具有对漏电流检测和判断的功能。当主电路中发生漏电或绝缘破坏时,漏电保护开关可根据判断结果将主电路接通或断开的开关元件。它与熔断器、热继电器配合可构成功能完善的低压开关元件。

目前,市场上的漏电保护断路器,根据功能常用的有以下几种类别:

1)只具有漏电保护断电功能,使用时必须与熔断器、热继电器、过电流继电器等保护元件配合。

2)同时具有过载保护功能。

3)同时具有过载、短路保护功能。

4)同时具有短路保护功能。

5)同时具有短路、过负荷、漏电、过电压、欠电压功能。

6.低压断路器的保护特性

低压断路器具有过电流保护特性、欠电压保护特性和漏电保护特性。

1)在输出短路或过载时对电源或负载进行的保护,即为过电流保护。

2)对所有的电器设备而言,都有一个额定电压,但在实际中,不能完全保证在额定电压下工作,是在额定电压附近的一个范围,一般要求在±15%。为了保护电器设备和工艺质量,如果低于这个电压15%,就是“欠电压”,当工作电压下降到这个电压以下,保护动作,切断电源。相反,如果高于这个电压15%,就是“过电压”,保护也动作切断电源。在不同场合使用的电器,这个电压要求略有不同,但保护原理是一致的。

1.3.2 低压断路器的应用

1.低压断路器的选用

选用低压断路器,一般应遵循以下4个原则。

1)额定电压和额定电流应不小于电路正常的工作电压和工作电流。

①用于控制照明电路时,电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流通常应为负载电流的6倍。

②用于电动机保护时,塑料外壳式断路器电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应为电动机起动电流的1.7倍;框架式断路器的整定电流应为电动机起动电流的1.35倍。

③用于分断或接通电路时,其额定电流和热脱扣器整定电流均应等于或大于电路中负载的额定电流之和。

④选用断路器作多台电动机短路保护时,电磁脱扣器整定电流为容量最大的一台电动机起动电流的1.3倍加上其余电动机额定电流之和。

2)热脱扣器的整定电流要与所控制负载的额定电流一致,否则应进行人工调节,如1-14所示。

3)选用低压断路器时,在类型、等级、规格等方面要配合上、下级开关的保护特性,不允许因本级保护失灵导致越级跳闸,扩大停电范围。

4)断路器的主要参数有额定电压、额定电流、通断能力、操作寿命、保护特性等,与使用直接有关的是额定电压、额定电流、通断能力及保护特性。使用中,要求断路器在正常工作状态,温升不超过规定值,在事故状态下,能可靠地起到保护作用。

图1-14 调节整定电流

应用技巧

断路器与上下级电器保护特性的配合方法如下:

1)上级断路器短延时整定电流大于或等于1.2倍下级断路器短延时或瞬时(若下级无短延时)整定电流。

2)上级断路器的保护特性和下级断路器的保护特性不能交叉。在级联保护方式时可以交叉,但交点短路电流应为下级断路器的80%。

3)断路器与熔断器配合时,一般熔断器作后备保护。应选择交接电流IB小于断路器的额定短路通断能力的80%,当短路电流大于IB时,应由熔断器动作。

4)在具有短延时和瞬时动作的情况下,上级断路器瞬时整定电流小于或等于断路器的延时通断能力,大于或等于1.1倍下级断路器进线处的短路电流。

友情提示

低压断路器选型的步骤如下:

1)根据电气装置的要求确定断路器的类型,即万能式、塑料外壳式及限流式。如根据电气装置额定电流范围,额定电压范围,短路电流大小,安装方式等。

2)根据线路对保护的要求,确定断路器是否是选择型的,是否需要欠电压保护,以及是否作为隔离开关使用等。

3)根据选用原则选用产品。

4)如果与脱扣器额定电流对应的断路器有两个不同的壳架电流等级,究竟应选哪一种,就要看具体的线路了。例如,当额定电流为630A时,既可以选用DW15-630/630A,也可以选用DW15-1600/630A的产品,如果线路比较重要,而且发生短路故障的概率又比较大,那就宜选用DW15-1600/630A的产品,因为它的极限分断能力比DW15-630/630A大。

5)在初步确定好断路器的品种规格后,还要考虑它与上下级电器的保护特性方面的协调配合,从而从总体上满足系统对选择性保护的要求。

2.低压断路器的检测

检测低压断路器时,可以用万用表R×10挡测量其各组开关的电阻值来判断其是否正常,如图1-15所示。

若测得低压断路器的各组开关在断开状态下,其阻值均为无穷大在闭合状态下,均为零,则表明该低压断路器正常;若测得低压断路器的开关在断开状态下,其阻值为零,则表明低压断路器内部触头粘连损坏。若测得低压断路器的开关在闭合状态下,其阻值为无穷大,则表明低压断路器内部触头断路损坏。若测得低压断路器内部的各组开关,有任一组损坏,均说明该低压断路器损坏。

图1-15 万用表检测低压断路器

3.低压断路器的安装

1)低压断路器一般应垂直安装,其倾斜度不应大于5°,操作手柄及传动杠杆的开、合位置应正确,如图1-16所示。对于有半导体脱扣装置的低压断路器,其接线应符合相序要求,脱扣装置动作应可靠。直流快速低压断路器的极间中心距离及开关与相邻设备或建筑物的距离不应小于500mm。若小于500mm,要加隔弧板,隔弧板高度不小于单极开关的总高度。

图1-16 低压断路器的安装

2)安装时,对触点的压力、开距及分断时间等应进行检查,并符合出厂技术条件。对脱扣装置必须按照设计要求进行校验,在短路或者模拟短路的情况下合闸时,脱扣装置应能够立即自动脱扣。

3)低压断路器与熔断器配合使用时,熔断器应安装在电源侧。

应用技巧

低压断路器常见故障的处理见表1-5。

表1-5 低压断路器常见故障的处理

(续)

(续)