低压电器知识

低压电器知识 低压断路器基本结构 低压断电器是低压电力系统中的主要电器设备之一。低压断路器可在正常负荷下接通或断开电路，当电路中发生短路故障或过载时，低压断路器可自动掉闸电路起到保护气线路和电气设备的作用，并可防止事故范围扩大。 低压电路器可用于低压配电装置中做总开关和支路开关，也可用于电动机不频繁的起动控制。 一、低压断路器的基本结构 低压电路器由脱扣器、触头系统、灭弧装置、传动机构、基架和外壳等部分组成。 1、脱扣器 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。低压断路器的脱扣器一般有过流脱扣器、热脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器等几种。 低压断路器投入运行时，操作手柄已经使主触头闭合，自由脱扣机构将主触头锁定在闭合位置，各类脱扣器进入运行状态。 (1)电磁脱扣器 电磁脱扣器与被保护电路串联。线路中通过正常电流时，电磁铁产生的电磁力小于反作用力弹簧的拉力，衔铁不能被电磁铁吸动，断路器正常运行。当线路中出现短路故障时，电流超过正常电流的若干倍，电磁铁产生的电磁力大于反作用力弹簧的作用力，衔铁被电磁铁吸动通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头。主触头在分闸弹簧的作用下分开切断电路起到短路保护作用。 (2)热脱扣器 热脱扣器与被保护电路串联。线路中通过正常电流时，发热元件发热使双金属片弯曲至一定程度(刚好接触到传动机构)并达到动态平衡状态，双金属片不再继续弯曲。若出现过载现象时，线路中电流增大，双金属片将继续弯曲，通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头，主触头在分闸弹簧的作用下分开，切断电路起到过载保护的作用。 (3)失压脱扣器 失压脱扣器并联在断路器的电源测，可起到欠压及零压保护的作用。电源电压正常时扳动操作手柄，断路器的常开辅助触头闭合，电磁铁得电，衔铁被电磁铁吸住，自由脱扣机构才能将主触头锁定在合闸位置，断路器投入运行。当电源侧停电或电源电压过低时，电磁铁所产生的电磁力不足以克服反作用力弹簧的拉力，衔铁被向上拉，通过传动机构推动自由脱扣机构使断路器掉闸，起到欠压及零压保护作用。 电源电压为额定电压的75%,105%时，失压脱扣器保证吸合，使断路器顺利合闸。当电源电压低于额定电压的40%时，失压脱扣器保证脱开使断路器掉闸分断。 一般还可用串联在失压脱扣器电磁线圈回路中的常闭按钮做分闸操作。 (4)分励脱扣器 分励脱扣器用于远距离操作低压断路器分闸控制。它的电磁线圈并联在低压断路器的电源侧。需要进行分闸操作时，按动常开按钮使分励脱扣器的电磁铁得电吸动衔铁，通过传动机构推动自由脱扣机构，使低压断路器掉闸。 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。 2、触头系统 低压断路器的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。 两接触头的结构示意图如图2所示，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(如图2所示)。 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，然后副县触头分断，最后主触头分断。 3、灭弧装置 低压断路器中的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。 塑壳式断路器知识 在电工产品展览会和电器市场上、低压断路器随处可见，特别是塑壳式断路器倍受青睐。塑壳式断路器具有过载长延时、短路瞬动的二段保护功能，还可以与漏电器、测量、电操等模块单元配合使用。在低压配电系统中，常用它做终端开关或支路开关，取代了过去常用的熔断器和闸刀开关。 在电工产品展览会和电器市场上、低压断路器随处可见，特别是塑壳式断路器倍受青睐。塑壳式断路器具有过载长延时、短路瞬动的二段保护功能，还可以与漏电器、测量、电操等模块单元配合使用。在低压配电系统中，常用它做终端开关或支路开关，取代了过去常用的熔断器和闸刀开关。 现在的配电系统要求断路器除了能通断电流实现电路控制和简单的短路、过载保护外，还要能提供隔离和安全保护功能，特别是在针对人身、设备安全与配电系统的可靠性方面都提出了新的要求。因此，产品的开发与选购也都重点考虑以下3个方面: (1)人身安全; (2)电气线路与设备的保护; (3)可靠的、不间断的电力供应。 l.塑壳式断路器的主要特性 (1)额定极限短路分断能力Icu 断蹈器的分断能力指标有两种:额定极限短路分断能力4U和额定运行短路分断能力Ics。Ics作为一个特性参数，并非只简单考虑断路器的分断能力，而是作为一种分断指标，即分断几次短路故障后，还能保证其正常工作。对塑壳式断路器而言，应有足够的Icu，能够分断短路电流使开关跳闸。按规定塑壳式断路器的Ics只要大于25%Icu就算合格。而目前市场上断路器的Ics大多数在(50,—75%)Icu之间，所以对供电要求不高的配电系统，只须考虑 Icu。 (2)限流分断能力 限流分断能力是指断路器短路跳闸时限制故障电流的能力。断路器发生短路时、触头快速打开产生电弧，相当于在线路中串入1个迅速增加的电弧电阻，从而限制了故障电流的增加。断路器断开时间越少，Ics就越接近Icu，限流效果就越好，也可大大降低短路电流引起的电磁效应、电动效应和热效应对断路器和用电设备的不良影响，延长断路器的使用寿命。 (3)短路保护 短路保护就是短路瞬时跳闸。要注意在负荷变化后及时调整保护的整定值，防止整定值过小频繁跳闸影响供电质量，或整定值过大使线路和设备得不到有效保护。 (4)过载延时保护 过载延时保护是指负荷电流超过设备的限定范围有烧毁设备的危险，保护装置能在一定时间内切断电源。过载有个热量积累的过程，保护动作不需要过于迅速。对于短时过电流，保护不应该动作。 (5)隔离功能 隔离功能就是要求断路器断开后的泄漏电流不致对人身和设备产生危害。多次短路跳闸后开关性能下降，泄漏电流会增大。对人体而言30mA以下为安全漏电电流，而在恶劣的环境中，超过300mA的泄漏电流持续2小时以上，就可能使绝缘损坏发生相地短路进而引发火灾。 (6)漏电保护 漏电器有热磁式和电子式2种，相比而言电子式漏电器具有体积小、精度高、灵敏度高的优点，但其抗干扰能力较差。目前电子式漏电保护器占据主流，当漏电电流达到整定值时，执行电路接收零序电流互感器二次侧的感应电压信号，驱动转换触点输出漏电保护信号，使脱扣器动作切断电源。 一般终端开关的整定漏电脱扣电流为30mA、上一级支路开关的整定值为300mA。起火危险性大的电弧性短路难以被短路保护有效切断，而漏电器可以可靠的断开接地故障，防止人身触电和相地短路故障的发生。 2.塑壳式断路器标准与认证 (1)标准有:IEC标准和相对应的中国低压电器基本标准GB。目前我国的低压电器产品标准正朝等效采用及等同采用IEC标准方向靠拢。 (2)质星体系认证有:IS0国际质量体系认证、船级社ISO质量体系认证。船级社认证对电器产品可靠性、防潮、抗振动等有极其严格的要求，只有通过该认证的产品才可以船用。 (3)安全认证是按区域划分的，影响较大的有:美国UL认证、长城CCEE认证、欧洲联盟CE认证。凡是在中国境内销售的产品必须通过长城认证。 3.选购指南 (1)首先根据具体使用条件选择类别，再按电路的额定电流及对保护的要求来确定具体参数。当额定电流在630A以下，短路电流不大大，首选塑壳式断路器。额定电流比较大，可以选用框架式断路器(ACB)，当然也可以用那些性能好的?塑壳式断路器代替。对短路电流特别大的支路要注意断路器的限流能力能否满足要求。有漏电保护要求时，断路器须有此功能。 (2)断路器的类型、参数确定后，性价比就成了我们在众多产品中进行取舍的关键因素。在能满足基本使用要求的条件下，断路器要安全可靠，最好具有一定的扩展性，比如能通过调整来适应未来负荷在一定范围内的变化、加装模块单 元实现功能扩充等。 低压塑壳断路器脱扣器的问题 塑壳断路器脱扣器分为瞬时脱扣和过载脱扣器,瞬时和过载脱扣器合成为复式脱扣器,不包含分励脱扣器,瞬时和过载脱扣器在塑壳断路器内部,而分励一般是在塑壳断路器上加的附件,分励脱扣器是电动分断断路器的脱扣器,利用外电源给分励提供电源脱扣,主要用于远程分断该断路器. 5-10倍(C型脱扣)和10-15倍(D型脱扣)的 瞬时脱扣是短路脱扣器,一般为 额定电流脱扣, 过载脱扣器一般在1.13倍额定电流下1小时内不脱扣,1.45倍的额定电流下 1小时内脱扣, 这是断路器在恒温40度条件下的标准 电动机配电一般选用额定电流5-10倍(D型脱扣)的瞬时脱扣器 ,而一般配电都选用5-10倍(C型脱扣)断路器 分励脱扣器 主要看是不是需要远程操作而定, 另外分励脱扣器只能实现远程分断,要是需要远程闭合断路器则需要电动操作机构. 运行中断路器误跳闸故障的分析、判断和处理 若系统无短路或直接接地现象，继电保护未动作，断路器自动跳闸称断路器“误跳”。对“误跳”的分析、判断与处理一般分以下三步进行。 1、根据事故现象的以下特征，可判定为“误跳”。 (1)在跳闸前表计、信号指示正常，表示系统无短路故障。 2)跳闸后，绿灯连续闪光，红灯熄灭，该断路器回路的电流表及有功、 ( 无功表指示为零。 2、查明原因，分别处理。 (1)若由于人员误碰、误操作，或受机械外力振动，保护盘受外力振动引起自动脱扣的“误跳”，应排除开关故障原因，立即送电。 (2)对其他电气或机械部分故障，无法立即恢复送电的则应联系调度及有关领导将“误跳”断路器停用，转为检修处理。 3、对“误跳”断路器分别进行电气和机械方面故障的检查、分析。 (1)电气方面故障原因有: ?保护误动或整定位不当，或电流、电压互感器回路故障; ?二次回路绝缘不良，直流系统发生两点接地(跳闸回路发生两点接地)。 (2)机械方面故障原因有: ?合闸维持支架和分闸锁扣维持不住，造成跳闸; ?液压机械a分闸一级阀和逆止阀处密封不良、渗漏时，本应由合闸保持孔供油到二级阀上端以维持断参器在合闸位置，但当漏的油量超过补充油量时，在二级阀上下两端造成压强不同。当二级习上部的压力小于下部的压力时，二级阀会自动返回，而二级阀返回会使工作缸合闸腔内高压油泄掉，从而使断路器跳闸。 隔离开关与断路器之间为什么要装联锁装置,联锁装置有哪些类型, 在隔离开关与断路器之间之所以要装联锁装置，要防止在断路器未切断电源以前就去拉隔离开关。 联锁装置有机械联锁和电气联锁两种类型。工作原理是: (1)机械联锁装置 一般使用钢丝绳或者杠杆机构，以机械位置的变动(也可采用多功能程序锁)来保证在断路器切断电源以前，隔离开关的操作把手不能 动作。 (2)电气联锁装置 电气联锁一般有两种联锁方式，一种是通过操作机构上的联动辅助接点(常开或常闭)去控制隔离开关的把手。当断路器未断开时，隔离开关操作把手不能动作。 另一种电气联锁是利用距离开关操作机构上的联动辅助接点(常开或常闭)去控制断路器。当拉动隔离开关的把手时，联动辅助接点(常开或常闭)使断路器动作以切断电路，从而可防止带负荷拉动距离开关的事故。 漏电断路器小知识 问:漏电断路器是否可以采用下进线, 答:漏电断路器上方的接线端作为电源的进线通常叫做电源端，下方的接线端通常作为负载的连接叫做负载端。那么能不能把电源接在负载端，而把负载接在电源端呢,不行。因为在我国现阶段，触电保护领域使用最广泛的就是电子式漏电断路器，由于电子式漏电断路器的脱扣线圈只有在得到动作信号的时候瞬时带电，当漏电断路器分断电路后脱扣线圈即刻断电。如果把漏电断路器上进线和下进线接反，造成漏电断路器动作后，电压依然加在脱扣线圈上，就会烧毁线圈，使整个漏电断路器丧失漏电保护功能。 问:已经安装了漏电断路器，开关也是好的，为什么短路时电器设备还会被烧毁, 答:漏电开关分为两大类，一类是漏电保护功能和过电流保护功能相结合的产品，另一类是仅有漏电保护功能的产品。前者在设计和制造中已经考虑短路保护，具有高分断能力，能分断短路电流，而且如线路中发生漏电，能够正常切断电源起到保护作用;后者只能在线路产生漏电时切断正常负荷电流，本身没有过电流保护功能，因此通常要与熔断器配合使用，由熔断器切断短路电流。如果选用后一种产品，而没有加装熔断器，结果线路短路时漏电开关不能分断，电器设备会被烧毁。 问:线路的电流较大，又没有与之相适应的电流等级的漏电断路器，能否将漏电断路器并联使用, 答:不能并联使用。因为每次流过的电流不可能相等，这就会产生电流差，使通过零序电流互感器的电流不再平衡，导致漏电断路器动作。如果两个断路器仅一个漏电断路器动作，那么全部电流流至另一个漏电断路器上，若这一个漏电断路器不带过载保护，就会发生烧毁现象。 问:动作电流越小的漏电断路器是不是越好呢, 答:要视具体情况而定。我们不能将漏电动作电流选得太大(不能起有效保护)，又不能选得太小(经常动作切断电源，影响正常使用)。对于触电危险性高的场合，应选用高灵敏度、快速型漏电保护装置(漏电动作电流不宜超过10mA)。对于其他场所，应视其工作场所危险性的大小，安装漏电动作电流为10mA,30mA的快速型漏电保护装置。选择漏电动作电流还应考虑误动作的可能性。漏电断路器应能避开线路不平衡的泄漏电流而不动作，还应能在安装位置可能出现的电磁干扰下不误动作。选择漏电动作电流还应考虑漏电断路器制造的实际情况。 问:断路器是好的，使用电器时为何老跳闸, 答:这主要要考虑到常见的几个因素:(1)电器设备是不是无线电高频发生源，对于电子式漏电断路器，会在零序电流互感器中感应出电信号，使开关动作。(2)漏电断路器负载侧的开关电器合闸不同步引起。不同步合闸时，首先合闸的一相可能产生足够大的泄漏电流，使开关动作。(3)是不是由于工作零线与保护零线共用且保护零线由断路器的负载侧的零线引出而引起的。漏电断路器的负载侧的零线接地，会使正常的工作电流直接通过保护零线接地而不经过工作零线，使开关漏电保护动作。 问:为什么漏电断路器使用不久就发生拒动作, 答:首先是漏电动作电流选择不当，断路器动作电流选择过大或整定过大都将造成断路器拒动作。其次是产品质量低劣，互感器二次回路断路等质量缺陷可造成断路器拒动作。最后还应看一下是不是安装接线的错误。 智能型万能式低压断路器主要技术性能 本文以DW45系列为例介绍智能型万能式低压断路器主要技术性能 断路器的技术性能根据智能控制器的型式不同有多种类型，智能控制器按智能化功能分为L型，M型和H型3种。 L型智能控制器采用编码开关整定。根据基本保护功能的不同有3种型式，L2型为长延时+瞬时二段保护。L3型为长延时+短延时+瞬时三段保护。L4型为长延时+短延时+瞬时+接地漏电四段保护。L型控制器适用于一般配电网络，用户可按需要选用。 M型智能控制器采用数码显示和按钮整定方式，除具有L型基本功能外，还具有负载监控保护、电流、电压显示、各种参数整定、试验、报警、故障检查等。保护特性域值较宽，辅助功能较全，是一种多功能型控制器，可适用于大部分要求较高的配电网络使用。 H型智能控制器具有M型的所有功能，此外，该控制器可以通过网卡或接口转换器对断路器实行遥控、遥调、遥测、遥讯操作，适用于网络系统，通过上位机可集中监察和控制，实现对配电系统的自动化管理。 下面就用于配电及电动机保护带M型智能控制器的断路器有关性能作简要说明。 长延时保护特性 长延时整定电流，用户可以根据电网负荷大小任意设置。设定范围0.4~1.0In，级差为2% 。 长延时反时限动作特性T=(1.5Ir1/I)2 t L T—脱扣时间; Ir1—长延时设定电流; 过载电流; t L—长延时设定时间。 t L 是智能控制器在1.5Ir1时的脱扣时间，其设定值为15、30、60、120、240、480s共6档，用户可根据被保护设备的实际负荷进行设定，以达到最佳过载保护状态。 短延时保护特性 短延时特性为定时限+反时限 短延时电流设定范围为0.4~15In，短延时时间设定为0.1、0.2、0.3、0.4s四档短延时电流大于等于8Ir1时，定时限动作。小于8Ir1时，反时限动作，动作时间为: 8Ir1/ I)2 t s T=( T—短时脱扣时间; Ts—短延时设定时间; Ir1—长延时设定电流; 短延时电流。 瞬时动作特性 瞬时脱扣电流可以按需要设定:SHTW1—2000 瞬时脱扣电流设定范围为1.0In~50kA;SHTW1—3200瞬时脱扣电流设定范围为1.0In~75kA;瞬时脱扣时间为0.01s。 单相接地保护 单相接地保护是指故障电流在几百安以上金属性接地保护，一般用于中性点直接接地系统，控制器有两种不同保护方式:一种为差值型(T)，控制器根据三相和中性极矢量和进行保护。另一种为地电流型(W)，控制器直接取主电源中性点地与地之间的一个附加电流互感器输出信号进行保护。 差值型保护有两种方式: 一种为零序电流保护，适用于中性线(N)与接地线(PE)合并的TN—C系统， 无故障情况下三相互感器二次电流矢量和等于三相不平衡电流。当其中任何一相对设备外壳短路，则在该相中会叠加一个接地电流，该电流与三相不平衡电流合成后的零序电流经与脱扣器整定电流比较后即可区分出接地电流，从而实现单相接地保护。该种保护方式应注意:如三相负载不平衡，接地设定值必须大于系统中可能出现的最大不平衡电流，若无法避开时接地应退出，即将接地脱扣时间设定在 OFF位置。接地保护特性为定时限，时间设置为0.1、0.2、0.3、0.4s+OFF。 差值型保护的另一种型式为用于中性线(N)与接地线(PE)分开的TN—S配电系统 。除断路器上每相的互感器外，在中性线上单独装一个互感器，正常情况下不论三相负载平衡与否，4 只互感器次级电流的矢量和均匀为零。当发生单相接地故障时，该矢量和和即单相接地电流。当该电流整定值，断路器脱扣，实现单相接地保护。由于这种方式无须用控制器整定值区分不平衡电流和接地电流的环节，因此保护精度和灵敏度较高。 地电流型(W)控制器直接取主电源中性点与接地点之间的一个附加电流互感器的输出信号进行保护。 智能控制器还具有高灵敏度接地的漏电保护功能，既适用于几个安培的高阻接地系统，又适用于直接接地系统。漏电信号通过外椟零序互感器取样进行保护。 负载监控功能 智能控制器的负载监控保护特性有两种型式，用户可以任选一种。方式一为两个负载监控当负载增大时，控制器按反时限延时发出卸负荷指令，通过外接中间继电器先卸去被控制的整定值较低的不重要负载(Ic2)。如电流仍超过负载1(Ic1)的整定值，则延时发出卸负荷1讯号，再卸去第一路负载(Ic1)从而保证主电路的供电连续性。 负载控制的反时限特性为: T1=(1.5Ir1/Ic1)t L/2 T2=(1.5Ir1/Ic2)2 t L/4 式中 Ic1为长延时设定电流; t L为长延时设定时间; Ic1、Ic2分别为负载1和负载2设定电流，设定范围0.2~1.0In。 负载监控的另一种方式只控制一路负载。当运行电流超过Ic1整定值后，延时发出讯号分断负荷，若分断后运行电流恢复正常，当电流下降至Ic2整定值，且持续60s后，控制器再发讯号，用于接通已分断的负荷，恢复系统供电。 自诊断功能 控制器的自诊断功能主要用于自身工作运行的检查和保护，其报警点一般需与断路器辅助触点(常开)串联使用。该接点在控制器未上电工作前为常闭，正常工作过程中为常开，一旦自诊断故障出现时再转为常闭。