断路器的认识及选用

★主要内容断路器各参数计算C漏电断路器的工作原理及选用D断路器的分类及介绍A断路器的工作原理BE断路器之间的选择性★A-断路器的定义及分类断路器的定义circuitbreaker：断路器的分类：按电压等级分：有高压断路器和低压断路器；按灭弧介质分：有油浸式、真空式、SF6和空气式；（低压断路器一般为空气式）按结构分：有万能式（框架式）、塑壳式和小型微断；按级数分：有单极、二极、三极和四极；按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等；按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作；按接线方式分：有板前接线、板后接线等；（板前接线是常见的接线方式）按脱扣曲线分：有A、B、C、D等四种脱扣曲线；能够关合、承载和开断正常回路下的电流，能关合在规定的时间内承载和开断异常回路条件下（包括短路条件）电流的开关装置。按通常品种分：有塑壳、塑壳漏电、小型、小型漏电、智能万能式断路器等；按脱扣器形式：有热磁式脱扣器、电子式脱扣器等；★A-断路器的作用高压断路器的作用及用途：高压断路器在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在电气设备或线路发生短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流，切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。低压断路器的作用及用途：低压断路器能够接通、承载、分断正常电路条件下的电流，在规定的异常电路条件下（如短路电流）也能接通、承载一定时间或者自动切断故障电流。低压断路器一般用作交流、直流线路的过载、短路保护；被广泛应用于建筑照明、动力配电线路、用电设备作为控制开关和保护设备，也可用于不频繁起动电动机以及操作或转换电路。★B-断路器的工作原理81-主触头；2-杠杆机构；3-电磁脱扣器；4-分励脱扣器；5-热元件；6-失压脱扣器；7-分励脱扣器按钮；8-双金属元件；9-主弹簧；10-锁钩；910当电流过大时热磁脱扣的动作原理：电磁脱扣器3的电磁力变大，同时热元件5是双金属片8变形，两者同时作用导致杠杆机构2动作，在主弹簧9的拉力下带动锁钩10脱扣，从而是主触头1断开，断路器分断，达到保护线路和设备的效果。失压脱扣器的动作原理：线路电压过低时，失压脱扣器6的电磁力变小，在弹簧11的作用下导致杠杆机构2动作从而是断路器分断，保证设备在合理的电压条件下工作。11分励脱扣器的动作原理：按下按钮7，分励脱扣器4通电，在电磁力的作用下在弹簧11的作用下杠杆机构2动作从而是断路器分断，可实现远处分断和消防切非的目的。★B-小型断路器的内部结构端子双金属片条状线辫动触头瞬时脱扣器负荷侧端子★B-电子式脱扣器的工作原理执行机构传感器控制单元CT脱扣器处理电流互感器CT的信号电流互感器CT的信号与整定值比较脱扣线圈★电子式脱扣器在电子式断路器中，传统的热磁脱扣器由一个电子控制器所替代；Ib:系统最大工作电流Id:最小接地故障电流Isd=(4~6)IrIi=15Inoroff1.3Ig≤IdIr≥Ib施耐德Micrologic保护电流的整定★B-电子式脱扣器的电流整定实例接地故障动作电流短延时电流长延时电流瞬时脱扣电流施耐德Micrologic保护时间的整定★B-电子式脱扣器的保护时间整定实例tr=4~12stsd=0.4s(I2toff)tg=0.4s(I2toff)注意与下级断路器的动作时间配合，Δt=0.1~0.2s★电磁式脱扣曲线★电子式脱扣曲线★B-电磁式、电子式脱扣曲线的比较★B-电磁式、电子式保护曲线的差别热磁式断路器保护特性曲线简图电子式断路器保护特性曲线简图t(s)lrlmIcuI(A)t(s)lrlmIcuI(A)li为什么要设置短延时？Ir:过载(热或长延时)继电器脱扣电流设定值Im:短路(磁或短延时)继电器脱扣电流设定值Ii:短路瞬动继电器脱扣电流设定值Icu:分断能力★C-低压断路器选择的一般要求及参数低压断路器选择的一般要求：★正常工作条件下的参数☆额定电压；☆额定电流；☆保护特性；★短路工作条件下的参数☆短时耐受电流；☆短路分断能力；★特殊使用环境的考虑☆多尘环境；☆腐蚀环境；☆高温环境；☆高原地区；☆特殊场所；低压断路器的其他电气特性：★要考虑的其他电气参数及特性☆额定冲击耐受电压Uimp；☆额定频率；☆机械寿命及电气寿命；☆分断时间；☆动作延时时间；★C-低压断路器额定电流的选择★以下是电气设计技术措施09版中关于断路器额定电流值选择的要点断路器常用工作电流等级10、16、25、32、40、50、63、80、100、125、140、160、180、200、225、250、300、350、400、500、630、700、800、1000、1250、1400、1600、2000、2500★一般我们内部设计时：☆考虑到一些不可估计的因素，可靠系数我们取1.2；☆断路器的额定电流值不小于1.2的回路计算电流；☆断路器的额定电流值一般从右边的表中选择。★C-低压断路器瞬时脱扣电流校验★相关规范及电气设计技术措施09版对瞬时脱扣电流的要求如下：☆电气设计技术措施09版中的相关要求：★C-低压断路器额定电流选择及脱扣曲线校验举例★11kW的电动机为例：☆查表得：电动机的额定电流In=22A；☆查表得：电动机的启动电流Iq=153A；☆断路器的长延时脱扣电流及额定电流Ir≥1.2In=26.4A，取Ir=32A；☆断路器的瞬时脱扣电流校验：（下面是规范的条文说明）☆瞬时脱扣电流Ii≥K·Iq；☆根据条文说明一般我们保守的取K=2.5；☆一般瞬时脱扣电流Ii=10~12Ir，对于士林断路器Ii=10Ir；☆Ii=10Ir=320A，K·Iq=2.5×153=382.5A；☆320A＜382.5A，Ir=32不满足瞬时脱扣曲线的要求，而400A≥382.5A，故11kW的电动机我们选择其长延时脱扣电流值为40A。★C-短路电流值的定义ZIUAZtXZIUABZtXIsc3==UZtUR2+X2ZtR2X2B★短路电流的定义：☆发生短路故障时线路上的电流，由于回路上的阻抗极小，所以一般短路电流值较大；☆回路的阻抗包括：高压系统的阻抗、变压器的阻抗和低压线路的阻抗；★C-不同的短路电流●三相故障●相间故障●相对中性线故障ZLZLZLZLZLZscV~ZscU~ZscIsc2U2×ZscIsc3U/3ZscZLZLnZSCV~ZLnIsc1U/3Zsc+ZLn★一般我们计算相短路电流；★C-回路短路电流值的计算步骤高压/低压变压器额定值负荷额定值功率因数同时系数暂载率预见的增长系数导体特性母线：长度宽度厚度电缆：绝缘材料单芯或多芯长度截面环境：环境温度敷设方式并列敷设回路数上方侧短路容量SscUsc(%)在变压器出线端Isc总配电柜引出线Isc二次配电柜的首端Isc末端配电柜的首端Isc最终引出线末端的Isc-馈电线-额定电流-电压降分断能力瞬时脱扣设定主断路器总配电柜出线断路器二级配电断路器分断能力瞬时脱扣设定分断能力瞬时脱扣设定分断能力瞬时脱扣设定末端配电断路器★短路电流值的计算步骤：★C-回路短路电流值的计算★计算公式：★高压系统的感抗及阻抗计算：Ss为高压系统的短路容量，一般取：100MVA、300MVA、500MVA；★变压器的感抗及阻抗计算：★低压线路的感抗及阻抗计算：ρ铜t℃=0.016*(1+0.00393*t)电阻：感抗：可查相关数据手册；★C-短路电流值Icu、Ics及Icw的区分图中是某三相四线制供电系统的漏电保护电气原理图。图中TA为零序电流互感器，GF为主开关，TL为主开关GF的分励脱扣器线圈。在被保护电路工作正常、没有发生漏电或触电的情况下，由基尔荷夫定律可知，通过TA一次侧电流的相量和等于零。即IL1+IL2+IL3+IN＝0此时，TA二次侧不产生感应电动势，漏电保护装置不动作，系统保持正常供电。当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，通过TA一次侧各相负荷电流的相量和不再等于零，即IL1+IL2+IL3+IN≠0产生了剩余电流，TA二次侧线圈就有感应电动势产生，此信号经中间环节进行处理和比较，当达到预定值时，使主开关分励脱扣器线TL通电，驱动主开关GF自动跳闸，迅速切断被保护电路的供电电源，从而实现保护。★D-漏电断路器工作原理★漏电断路器工作原理：★D-漏电断路器的分类(1)电磁式漏电保护装置其中间环节为电磁元件，有电磁脱扣器和灵敏继电器两种型式。电磁式漏电保护装置因全部采用电磁元件，使得其耐过电流和过电压冲击的能力较强，因而无需辅助电源，当主电路缺相时仍能起漏电保护作用。但其灵敏度不易提高，且制造工艺复杂，价格较高。漏电保护装置的分类(2)电子式漏电保护装置其中间环节使用了由电子元件构成的电子电路，有分立元件电路和集成电路之分。中间环节的电子电路用来对漏电信号进行放大、处理和比较。其特点是灵敏度高、动作电流和动作时间调整方便、使用耐久。但电子式漏电保护装置对使用条件要求严格，抗电磁干扰性能差，当主电路缺相时，可能会失去辅助电源而丧失保护功能。★D-漏电断路器的安装漏电保护装置的安装注：1、L1、L2、L3为相线；N为中性线；PE为保护线；PEN为中性线和保护线合一；为单相或三相设备；为单相照明设备；为漏电保护器；为不与系统中接地点相连的单独接地装置，作保护接地用。2、单相负载或三相负载在不同的接地保护系统中的接地方式图中，左侧设备为未装有漏电保护器，中间或右侧为装有漏保的接线图。3、在TN系统中使用漏电保护器的设备，其外露可导电部分的保护线可接在PEN线，也可以接在单独接地装置上形成局部TT系统，如TN系统接线方式图的右侧设备的接线。★D-漏电断路器的选用漏电保护装置的选用★D-漏电断路器故障分析★E-断路器间的选择性定义选择性的定义：选择性配合保护和后备保护在同一机构中的实现,首先要明确保护、后备保护的定义，在配电系统中的串联保护电器，就存在保护电器分为上、下级位置的配备，当下级保护电器发生过载，短路，单相接地等故障时，发生拒动的情况，上级保护电器要动作，保护发生故障线路的安全。所谓选择性配合保护，简单说就是在下一级保护电器的保护范围内发生短路，过电流故障时应该由该保护电器动作，上一级保护电器不动作，而当该保护电器拒动时，上一级保护电器才动作，要分范围和有先后次序要求。一般情况下，保护电器安装在被保护线路首端，到配电箱处未端出线再装设保护电器，首端的保护电器就是配电箱末端保护电器的后备保护，也就是说上级断路器就是下一级短路器的后备保护。因此在进行配电设计时要根据项目的不同情况来考虑配电方案，应做到考虑周到，优化简化配电系统的保护装置，提高系统的可靠性，杜绝危险隐患。短路下级开关动作上级开关不动作减小故障面★E-断路器间选择性的设置一般断路器实现上下级之间的选择性方法有两种：电流选择性和时间选择性。前者对于过载情况，基于脱扣器长延时整定电流值不同；后者对于小短路电流情况，基于上下级脱扣器时间整定值的不同，上级断路器的脱扣器具有短延时，下级断路器的脱扣应更快或仅有瞬动短路保护，以实现上下级之间时间上的选择性。当短路电流很大已经超越上下级断路器短路速断保护的瞬动电流（Ii）值时，两台断路器脱扣曲线会发生重合，这时上下级断路器动作顺序难以确定，这时可利用断路器的压力跳闸，利用其特殊限流能力和灵敏反映断路器中短路时产生的能量来进行选择性配合，用能量的方式来弥补在大短路电流情况下（25In）上下级之间存在的问题，消除大短路电流情况下的保护“盲区”，做到完全选择性。选择性的设置：电流选择性基于设定值的不同基于保护延时时间时间选择性断路器控制回路课程目录一、电气二次回路的基本知识二、二次图纸三、断路器控制回路电气二次回路的基本知识一）二次设备：为确保一次系统安全稳定、经济运行和操作管理的需要而配置的辅助电气设备。如测控装置、继电保护装置、安全自动装置、故障录波器装置等统称为二次设备。二）二次回路：把二次设备按一定功能要求连接起来所形成的电气回路，以实现对一次系统设备运行工况的监视、测量、控制、保护、调节等功能。三）二次回