低压断路器详细介绍

低压断路器详细介绍一、低压断路器的定义、分类及执行的标准(一)定义低压断路器是一种使用于低压电网〔交流(50Hz或60Hz额定电压在120及以下，直流额定电压在1200v及以下的电路〕的配电电器。按其用途，低压断路器被定义为:能够接通、承载及分断正常电路条件的电流，也能在规定的非正常条件下(如过载、短路、欠电压以及发生单相接地故障时)接通、承载一定时间和分断电流的开关电器。过去也称之为自动开关、空气开关和空气断路器(空开、空断)等。断路器区别于开关：开关和断路器均能接通、承载和分断正常条件下的运行电流。开关能在短路条件下承载一定时间的电流，而断路器除了在短路条件下承载一定时间的电流外，还能接通和分断短路电流。开关属于被动元件，断路器属于主动元件。这里所指的被动和主动，指的是能否开断短路电流。(二)低压断路器的分类按结构、功能和用途可分为：万能式(也称框架式)、塑料外壳式、以及灭磁式、爆炸式，真空和选相闭合式等等。后面的四种属于特殊场合使用。按使用类别：国际电工委员会的IEC标准和我国相应标准又再分成A类和B类两个类型。A类:按照国家标准(GB14048、2-94)，A类断路器为非选择型，这类断路器因没有明确要与另一同侧串联短路保护电器（如熔断器或上、下级断路器等）相配合，不必人为设置短延时，因而也没有额定短时耐受电流的要求，其保护特性必是二段保护特性（过载长延时和短路瞬时）。建筑施工场所的控制屏往往选用这一类断路器，以致往往造成上一级断路器先行跳闸，这实际上已是目前工地现场保护的一种“通病”，值得注意和纠正。B类：断路器为选择型，这类断路器可设置二段保护，也可设置三段保护，但都必须有短延时（额定短时耐受电流），前者为瞬时、短延时，后者为瞬时、短延时和长延时。它的作用是可调节短延时时间范围，以满足与同侧相串联的其他短路保护电器（如熔断器或上、下级断路器等）的选择性配合目前采用智能型控制器(脱扣器)的塑壳式也属于B类，它的明显特征是:保护特性具有过载长延时、短路瞬动、又有短路短延时的三段保护，他们最适宜作选择性保护。如果再细分、即按保护的对象来分，基本上可分为四种型式：①配电保护型;②电动机保护型;③家用或类似场所用保护型(以前称为导线保护型，现称为小型或称微型断路器的就属于此类);④剩余电流(漏电)保护型。(三)标准不同类型的断路器，其性能应符合如下标准:(l)配电型：应符合GB14048.2《低压开关设备和控制设备，低压断路器》(等效采用IEC947-2同名标准);(2)电动机保护型：应符合GB14048.2和GB14048.4(低压开关设备和控制设备、低压机电式接触器和电动机起动器》(等效采用IEC947-4同名标准);(3)家用和类似场所保护型：应符合GB10963(家用和类似家用场所过电流保护断路器》(等效采用IEC898同名标准);(4)剩余电流保护型：应符合GB6829《剩余电流动作断路器的一般要求》和GB16916.1《家用或类似用途不带过电流保护的剩余电流动作断路器的一般要求》(等效采用IEC1008)、GB16917.1《家用或类似用途带过电流保护的剩余电流动作断路器的一般要求》(等效采用IEC1009。二、低压断路器的主要技术性能指标(一)断路器属于开关的一种，因此断路器必须具有开关的几个基本性质：1.额定电流Ie——用于承载正常的运行电流。额定电流对断路器的考核指标是运行温升，并且温升的主体是触头导电杆和导电排。标准规定，裸铜的温升是60K，镀锡是65K，镀银或者镀镍是70K。2.额定电压Ue——与额定电流配对。额定电压的考核主体是触头开距。额定电压的最大值是额定绝缘电压Ui。(二)额定短时耐受电流Icw。用于表述断路器承载短路电流热冲击的能力，是一个区域时间参量。短时耐受电流又叫做断路器或者开关的热稳定性。在规定的使用和性能条件下，电路或在闭合位置上的断路器在指定的短时间内所能承受的电流。它是考核在此指定的短时间内，断路器是否会脱扣(动作)，在此严酷条件下，断路器是否会因电动力和骤热遭受破坏，额定短时耐受电流的最小值，IEC947一2和国标GB14042.2规定，应不小于表1-3。短时耐受电流只限于对B类断路器考核。(三)额定短路接通能力Icm额定短路接通能力Icm——用于表述断路器承载短路电流电动力冲击的能力，是一个瞬时量。短路接通能力又叫做断路器或者开关的动稳定性。(四)短路分断能力极限短路分断能力Icu——按规定的试验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。它的试验程序是O-t-CO。O表示分断;t表示休息时间，一般为3min(分钟);CO表示接通后立即分断。运行短路分断能力Ics——按规定的试验程序所规定的条件，包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。它的试验程序是:O-t-CO-t–CO。一般情况下，Icu≥Ics，Icm=n*Ics。由于运行短路分断能力试验后还必须进行温升试验和5%更严酷。因此，IEC标准规定的Icu，其中B类(有三段保护性能的断路器即无25%Icu这一最低档的指标(五)峰值系数n动稳定性与热稳定性之比是峰值系数冲击短路电流Ipk与短路电流的稳态值之比量。GB14048《低压开关设备和控制设备压成套开关设备和控制设备断路器的众多参数可以分为两类线路保护。保护自身的电流参数包括短时耐受电流极限短路分断能力Icu、短路接通能力由于运行短路分断能力试验后，要继续承载额定电流，试后的验证5%的电气寿命试验，它比极限分断的试验要求标准规定:Ics可以是25%、50%、75%有三段保护性能的断路器)的Ics,最少是50%Icu这一最低档的指标。动稳定性与热稳定性之比是峰值系数n。峰值系数n是短路电流的与短路电流的稳态值之比，是一个非常重要的基本参低压开关设备和控制设备》系列标准、GB7251压成套开关设备和控制设备》系列标准给出了峰值系数n的取值表格断路器的众多参数可以分为两类，一类用于保护自身，另一类用于保护自身的电流参数包括短时耐受电流Icw、运行短路分断能力短路接通能力Icm。试后的验证它比极限分断的试验要求75%、100%50%Icu，是短路电流的是一个非常重要的基本参GB7251《低的取值表格。另一类用于运行短路分断能力Ics、用于线路保护的电流参数包括过载长延时反时限短路短延时S保护参数I2将这些用不等号参数连起来断路器的电流参数不等式极其重要把钥匙。(六)限流能力(限流系数)限流能力表示:①开断的最大通过电流峰值的周期分量有效值(kA)之比方一乘秒)与预期短路电流的周期分量有效值i²t特性)，①可做成曲线期短路电流的有效值。它表示由于断路器采用限流技术实际分断(通过)的电流峰值与发生的数为E,E值越小越好，对于限流式断路器(七)额定剩余动作电流I△在规定的条件下，使剩余用有效值(r,m,s)表示，I△具有0.006,0.01,0.03，(八)额定剩余不动作电流(I在规定的条件下，剩余Ino的值通常是I△n的一半(九)单相负载时不动作过电流的极限值用于线路保护的电流参数包括过载长延时反时限L保护参数I2、短路瞬时I保护参数I3等等。将这些用不等号参数连起来，构成断路器电流参数不等式断路器的电流参数不等式极其重要，它是解开断路器工作特性的一E开断的最大通过电流峰值(kA)与预期的短路电流之比;②以最大通过的(i²t(x10²A²s)As电流的周期分量有效值(kA)之比(也称断路器的产可做成曲线，纵坐标为最大通过的电流峰值，横坐标为预它表示由于断路器采用限流技术，在发生颊路时的电流峰值与发生的预期颊路电流有效值之比对于限流式断路器，一般要求E≤0.5△n。使剩余(漏电)电流保护器动作的剩余(漏电△n仅适用于剩余电流动作保护器(断路器，0.1,0.3,0.5,1,3,10,20,30A等规格。(I△no)剩余(漏电)电流保护器不动作的剩余(漏电的一半，即I△no=½I△n。单相负载时不动作过电流的极限值保护参数I1、构成断路器电流参数不等式，如下：它是解开断路器工作特性的一与预期的短路电流s)As即安培平也称断路器的产横坐标为预在发生颊路时，预期颊路电流有效值之比，限流系0.5漏电)电流，断路器)。它。漏电)电流。单相负载不动作过电流的极限位是指:在没有剩余电流的情况下，能够流过剩余电流保护装置(不论极数多少)而不导致其动作的最大单相过电流值。此一技术性能指标，仅适用于剩余电流动作断路器。(十)剩余短路接通和分断能力乘余短路接通和分断能力是指:在规定的使用条件和性能条件下，能够接通，在分断时间内，能承受和分断的预期剩余(漏电)电流值，而不导致剩余电流保护装置失去保护性能。此技术性能指标仅适用于剩余电流动作断路器。(十一)保护特性断路器的保护特性包括:过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段保护，欠电压保护和单相电弧性接地(对地泄漏电流)，以及单相金属性短路、三相不平衡电流和发电机的逆功率等的保护，常见的是三段保护。过载长延时保护:较多的是采用双金属元件，而纯电磁式(油杯式脱扣器)是带油阻尼的电磁铁系统(机构)，智能型脱扣器采用空心互感器、MPU(小型微处理器)、键盘和编码器、驱动器及磁通变换器等来实现长延时反时限的保护。短路短延时保护:较早时期是采用钟表延时，现在有电子脱扣器短延时和韧能脱扣器短延时等。短路瞬动:采用电磁铁机构，电子脱扣器、智能脱扣器等。欠电压保护:采用欠电压脱扣器，可确保在工作电压下降至70%-35%额定电压时动作(切断故障电路)。欠电压脱扣器有瞬时动作，也可带延时。如果动作电压在35%-10%额定电压时，就称为失压保护，失压保护是欠电压保护的一种形式。对地泄漏电流(剩余电流)保护:即漏电保护。单相金属性接地:指相线与中性线或PEN线的短路。三相不平衡电流是指反映到中性线的零序电流超过规定值的保护，它们均可由断路器的单相接地故障保护装置来保护。逆功率(又称逆向):它是保护发电机不致于因输出功率为零，造成发电机从输出功率变成输人功率(电力)而引起的严重后果。因此，它是通过逆功率继电器检出和动作，使保护发电机的万能式断路器跳闸的。(十二)温升温升一是指断路器在通以额定工作电流(约定发热电流)一定时间后，各零部件(如作外部连接的接线端子、人力操作部件，可触及但不是手握的部件等)和线圈(如果有的话)的温度与周围空气温度之差值。极限温升是指在额定工作制下，断路器零部件的极限允许温度与发热试验规定的周围最高温度的差。允许的极限温升(也称温升极限)，在断路器的标准中作了规定。按新的国家标准GB14048.2.，已取消新的断路器必须测试温升的规定，温升试验是在断路器经，过寿命试验，短路分断试验后的一个验证试验—验证温升。(十三)寿命断路器的寿命是以完成闭合、断开操作的次数来表示的[试验时，规定了操作的频率，即每小时的闭合一断开(机械寿命)和接通一分断(电气寿命)的次数]。寿命分机械寿命和电气寿命两种。机械寿命又称无载寿命。电气寿命又称有载寿命。有载寿命规定了施加的工作电压、工作电流和线路的功率因数(功率因数通常是cosφ=0.8，它与线路的正常情况贴合)。三、断路器各种参数的确定和考虑(一)断路器的额定绝缘电压额定绝缘电压是在规定的条件下，用来度量断路器及其部件在不同电位部分的绝缘强度、电气间隙和爬电距离的标称电压值。绝缘电压确定后，就应考虑断路器的绝缘结构，如:电气间隙、爬电距离以及介质试验(耐压)的值，通常它的最小值应等于断路器的最大额定工作电压。在断路器的定型试验、出厂试验时，它不作为一个项目进行验证、考核。(二)断路器的电气间隙和爬电距离的设计在讨论断路器的电气间隙和爬电距离之前，必须首先了解系统的绝缘配合对断路器的要求。断路器用于电源系统的条件应是:(1)断路器的额定绝缘电压，应高于或等于电源系统的额定电压;(2)断路器的额定冲击电压，应高于或等于电源系统的额定冲击耐受电压;(3)断路器产生的瞬态过电压，应低于或等于电源系统的额定冲击耐受电压。(三)额定冲击耐受电压如何确定的原则:首先要考虑的参数是由电源系统电压确定的相对地电