万能式自动空气断路器原理讲解

1课题7船用万能式自动空气断路器一、概述1．自动开关分类（又叫空气开关、断路器）分为：塑料外壳式（装置式），用DZ（MCCB）表示，作分路或负荷开关；框架式（万能式），用DW表示（ACB）（陆用DW10为主，船用DW—94、95、98、AH等），作发电机主开关。2课题7船用万能式自动空气断路器一、概述2．船用万能式自动空气断路器用途A．开关作用：非频繁通断主电路，也可以通过分励按钮进行远距离断电操作；B．多种保护作用：短路、过载和欠失压时自动切断主电路。空气断路器前排中：储能机构，上部—绿色为欠压脱扣器，蓝色为合闸线圈（合闸电磁铁），赭石色为分励脱扣器前排右：电动机，上部——绿色部件为与欠压脱扣器联合使用的：欠压延时控制器。后排断路器本体（导电机构，灭弧室，进出线排），上部浅灰色部分为二次接线端子。前排左一：控制器前排中：储能机构，上部—绿色为分励脱扣器，蓝色为合闸线圈（合闸电磁铁），赭石色为欠压脱扣器前排右：电动机，上部——绿色部件为与欠压脱扣器联合使用的：欠压延时控制器。后排断路器本体（导电机构，灭弧室，进出线排），上部浅灰色部分为二次接线端子。空气断路器3.自动空气断路器型号含义例如：DW98-500/33表示船用万能式低压断路器，额定电流500A，3极，复式脱扣保护。DZ91-100/33表示船用装置式低压断路器，额定电流100A，3极，复式脱扣保护。断路器型号随着厂家的不同其含义及命名方法有所不同。4.自动空气断路器电气参数1）额定电压额定电压是指在规定条件下，自动空气断路器在长期工作中能承受的最高电压。额定电压一般在690V以下2）额定电流额定电流是指在规定条件下，自动空气断路器在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。额定电流一般从几十安到4000安之间3）短路接通能力当发生短路故障时，自动空气断路器能承受的最大短路电流值。一般从几十千安到150千安5）机械寿命自动空气断路器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作次数称为机械寿命。6）电寿命在规定的正常工作条件下，自动空气断路器不需修理或更换零件情况下，带负荷操作的次数称为电寿命。一般从几十千安到100千安当发生短路故障时，自动空气断路器分断电流（或电弧）的能力。4）短路分断能力发电机主开关11触点系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动机构和保护元件（脱扣器）等组成。二、空气断路器组成二、空气断路器组成断路器分为以下几个部分：1、触头导电部件支承、绝缘作用，由于预期短路电流较大，电弧能量强等方面因素的影响，触头导电部分，被密封在一个腔体内131、触头导电部件由主触头（断先、通后），副触头，弧触头（带电弧通断：通先、断后）组成，都起通断主电路的作用；辅助触点通断控制电路。动作顺序是：在合闸时，先接通弧触头，然后接通预接触头，最后才是主触头；在分闸时，先断开主触头，然后是预接触头，最后才是弧触头，电弧均产生在弧触头上，弧触头要采用耐电弧、抗熔焊的材料制成，如铜或铜钨合金；主触头要求采用良好的导电材料，如银钨合金；预接触头则采用紫铜材料。二、空气断路器组成14２、灭弧装置采用磁钢片制成的灭弧栅片：其作用是使电弧迅速熄灭，以保护触头不被电弧灼伤或熔焊，提高开关的使用寿命和工作的可靠性。1）电弧:当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于10—20伏，电流不小于80~100mA，电器的触头间便会产生电弧。电弧是高温高导电率的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，而且使断开电路的时间延长。如果电路中通有强电流，则当扳断开关的瞬时，在开关处将发生强大的火花，这种电火花容易转变为弧光放电，亦称电弧。2）灭弧室：在出现各种故障时，动、静触头分断，触头之间产生强烈的电弧。灭弧室内的铁质栅片被磁化，产生吸力，把电弧引向灭弧室，将电弧分隔成短弧，利用铁栅片对电弧的冷却，以提高电弧电阻和电弧电压，将电弧熄灭。二、空气断路器组成二、空气断路器组成2、储能操作机构利用一系列复杂的机械机构，拉伸一根大直径弹簧储能，利用脱扣机构，将主弹簧自拉伸位置解锁释放，进而执行合闸或者分闸的操作。主弹簧，及相连接整合在一起的这些连杆，弹簧，称为储能机构。主弹簧的拉伸，一方面可以通过一个手柄，可以人力完成。也可通过一个电机和相连的减速齿轮机构，依靠电机为主拉簧储能，称为电操，储能电机。三（四）极触头，均分别与储能机构相连接。16操作机构和自由脱扣机构其作用是实现操作手柄及电动合闸或电磁合闸装置和各种脱扣器对触头动作的控制，并且要能够“自由脱扣”。所谓“自由脱扣”是指在主电路中出现故障电流时，不论操作手柄在什么位置，触头均能迅速分断电路。二、空气断路器组成2、储能操作机构二、空气断路器组成2、储能操作机构主拉簧空气断路器断路器分为以下几个部分：2、储能操作机构203.脱扣器空气断路器分励脱扣器，合闸线圈，欠压脱扣器架设在断路器储能机构的上方，透过一些杠杆机构，四两拨千斤的完成任务。分励是远程断开。欠压是达不到电压时断开合闸线圈，也叫合闸电磁铁。在监控室用电机对机构储能之后，去现场摁下按钮，就是手动操作了，在机构上方装设一个电磁铁，全面实现自动化。就是合闸线圈。电操（就是前面说的那个把主拉簧拉开的电机）以及分励、合闸线圈，合称为电合分。订货时常说的电合分电压AC220V（１）过电流脱扣器：按结构可分为电子型和电磁型两种。它被用作发电机的短路和过载保护，保护特性采用过载长延时（包括定时限和反时限两种）、短路短延时及特大短路瞬时脱扣的三段保护特性。当短路故障和过载现象发生时，瞬时或经短延时或经长延时后接通电磁铁使过流脱扣器瞬时动作，开关自动跳闸。反时限含义开关动作的时间和过载电流成反比关系。（２）失压脱扣器：大多用具有电压线圈的电磁铁构成，远距离操作的失压脱扣按钮。当线路电压低于规定的额定值时，由于电磁吸力的不足引起继电器释放，通过自由脱扣机构使开关自动跳闸。为避免电网瞬时波动产生误动作，可采用延时，延时时间一般为1-3秒。失压脱扣器保证在电压降到额定电压值的40％或以下时必须动作，自动开关断开，而在额定电压的75％或以上时必须保证自动开关可靠合闸。（3）分励脱扣器：主要用于远距离控制自动开关的断开，当按下分励脱扣按钮时，继电器吸合，通过自由脱扣机构将自动开关断开。分励脱扣器为远距离控制断路器迅速断开电路用。分励脱扣线圈要在75～110％额定电压时能可靠断开自动开关。船用万能式自动空气断路器大多采用按钮合闸操作，其内部实际合闸操作机构不是电磁铁形式就是电动机形式，但均要保留有手柄操作方式。手柄操作合闸方式一般只在检查和特殊情况下使用。一般较大容量的开关是采用电合闸，以减少操作强度，并能满足自动控制和遥控操作的需要。不论哪一种操作方式，均要首先使贮能弹簧贮能，并使自由脱扣机构“再扣”，然后利用弹簧的贮能快速合闸，使合闸的时间与操作无关，仅与断路器内部机构有关。目前万能式自动空气断路器，采用电磁铁合闸操作机构的合闸时间一般在0.1s左右，采用电动机合闸操作机构的合闸时间一般为0.3~0.4s左右。拖轮实船发电机主开关发电机的合、分闸操作以及过载、短路、欠压（失压）保护的动作均由NS-250HTM2503PFC+1+2+3自动开关完成。通过MCH对操作机构进行储能或通过手动储能手柄运行7次进行手动储能前面板上有合分闸按钮，操作断路器也可通过分、合线圈，电气控制断路器施耐德MT空气断路器CompactNSX安装及操作方式3种安装方式固定式插入式抽出式3种操作方式拨动手柄直接旋转手柄、延伸旋转手柄电动操作机构(2）全系列的电气附件及辅助装置：·电动操作机构（MCH）·欠压脱扣线圈（MN，MNR）·分励脱扣线圈（MX）·合闸线圈（XF）·辅助触点（OF，SDE，PF等）·电气合闸按钮·可用挂锁和/或钥匙锁锁定施耐德NSX空气断路器选型指南-配电保护选型指南-配电保护附件说明-内部附件安装位置说明使用标准附件100~250400~630开关(OF)脱扣指示(SD)故障显示(SDE)接地故障显示(SDV)欠压脱扣线圈(MN)失压脱扣线圈(MX)附件说明-内部附件安装位置说明开关(OF)脱扣指示(SD)故障显示(SDE)接地故障显示(SDV)欠压脱扣线圈(MN)失压脱扣线圈(MX)附件说明-内部附件安装位置说明开关(OF)脱扣指示(SD)故障显示(SDE)接地故障显示(SDV)欠压脱扣线圈(MN)失压脱扣线圈(MX)电动操作机构CompactNSX脱扣单元配合表保护类型脱扣单元类型脱扣单元型号描述100A160A250A400A630A热磁脱扣单元TM-D两段保护▇▇▇Mic2.2三段保护▇▇▇Mic2.3三段保护▇▇Mic5.2A三段保护+电流表▇▇▇Mic5.3A三段保护+电流表▇▇Mic5.2E三段保护+电量表▇▇▇Mic5.3E三段保护+电量表▇▇Mic6.2A三断保护+接地故障保护+电流表▇▇▇Mic6.3A三断保护+接地故障保护+电流表▇▇Mic6.2E三短保护+接地故障保护+电量表▇▇▇Mic6.3E三短保护+接地故障保护+电量表▇▇热磁脱扣单元TM-G两段保护▇▇▇电子脱扣单元Mic2.2G三段保护▇▇▇电磁脱扣单元MA一段保护▇▇▇Mic1.3M一段保护▇▇Mic2.2M三段保护▇▇▇Mic2.3M三段保护▇▇Mic6.2E-M三段保护+接地故障保护+电量表▇▇▇Mic6.3E-M三段保护+接地故障保护+电量表▇▇电动机保护电子脱扣单元配电保护电子脱扣单元发电机保护四、发电机主开关的维护框架式自动空气断路器的抽出框架式自动空气断路器的抽出位置——“断开”位置断路器有“连接”、“试验”和“断开”三个位置，面板上有断路器抽出位置指示。“连接”位置，是断路器正常工作位置，断路器固定部分与可抽出部分之间的主电路、控制电路连接器均处于连接状态。“试验”位置，断路器固定部分与可抽出部分之间的控制电路连接器处于连接状态，主电路连接器处于断开状态。控制电路接通，可试验合闸、分闸和各种脱扣等控制功能，合闸试验时，即使断路器触头闭合，也不会接通断开的主电路。“断开”位置，断路器固定部分与可抽出部分之间的主电路、控制电路等的连接器均处于断开状态，整个断路器完全无电，可安全地维护、保养、检修断路器。若把断路器从“断开”位继续沿轨道拉出，可把断路器从轨道移下，放置到比较方便的地方或车间维护、保养或检修。36四、发电机主开关的维护联锁机构断路器都设有联锁机构，可能包括：•合闸状态不能抽出断路器或不能插入抽出手柄，只有分闸状态才可抽出断路器或插入抽出手柄。•需根据说明书要求压下相应联锁杠杆才能开始抽出操作，否则不能插入抽出手柄或不能抽出断路器。•大部分断路器（一些早期产品除外），抽出或装复到某一个位置时联锁杠杆会自动复位，表示已到位。若需继续进行抽出或装复操作，需再一次压下相应的联锁杠杆。•某些型号的断路器，插入抽出手柄时，需按下面板上的“TRIP”按钮。•某些型号的断路器，在“连接”位有紧固螺丝固定。需先松开紧固螺丝才能开始抽出操作；检修完毕要把紧固螺丝紧固到位。•装复断路器，若未安装到“连接”位，机械联锁机构将使主开关不能合闸。37四、发电机主开关的维护1、自动空气开关在使用前应将各电磁铁工作表面(如失压脱扣器电磁铁吸合面)的防锈油漆或油脂擦净，以免影响开关的动作值。2、操作机构在使用一段时间后(可考虑每季度或约1/4机械寿命一次)，在传动机构部分应加润滑油(小容量塑壳式断路器不需要)。3、每隔一段时间(例如定期检修时)，应清除落于断路器上的灰尘，以保证断路器绝缘良好。4、灭弧室在因短路分断后或较长时期使用后，应清除灭弧室内壁和栅片上的金属颗粒和黑烟灰。长期未使用的灭弧室(如配件)，在需使用前应先烘一次，以保障良好的绝缘。5、开关触头使用一定次数后，如触头表面发现有毛刺、金属颗粒等，应当予以清理以保证良好的接触。只有当触头被磨损至原来厚度的1/3时，才考虑更换触头。6、定期检查各脱扣器的电流整定值和延时时间，特别是半导体脱扣器，应定期用试验按钮检查其动作情况。38五、自动空气断路器的故障判断与排除面对故障，