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低压断路器额定参数确定及低压断路器的技术参数及型号意义

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2017-05-15 17:31:20

【低压断路器额定参数确定及低压断路器的技术参数及型号意义】

原文标题:低压断路器额定参数的确定方法

低压断路器(自动开关)额定参数的确定方法:

1、额定电压应不低于线路额定电压。

2、额定电流(包括脱扣器额定电流)应不小于线路计算负载电流。

3、极限通断能力应大于(或等于)被控线路中最大短路电流。

4、线路末端单相对地短路电流与自动开关瞬时(或短延时)脱扣器整定电流之比,应大于(或等于)1. 25。

5、自动开关欠电压脱扣器额定电压应等于线路额定电压。

低压断路器的主要技术参数及型号意义

1、额定电压

(1)额定工作电压

断路器的额定工作电压是指与能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。

(2)额定绝缘电压

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)断路器壳架等级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。

(2)断路器额定电流

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。

例如DZ10-100/330型低压断路器壳架额定电流为100A,脱扣器额定电流等级有15A,20A,25A,30A,40A,50A,60A,80A,100A等九种。其中最大的额定电流100A与壳架等级额定电流一致。

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。

4、低压断路器型号意义

低压断路器型号的意义如图1所示。

低压断路器型号意义

图1 低压断路器型号的意义

低压断路器基本结构及技术参数

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。

低压断路器的脱扣器

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。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。

低压断路器基本结构及技术参数

二、低压断路的保护特性

为起到良好的保护作用,低压断路器的保护特性必须与被保护线路及设备的允许过载特性相匹配。低压断路器的保护特性是由它们所装的脱扣器型式决定的。曲线Ⅰ是热脱扣器的保护特性。过电流较小时断路器保护动作所需的时间长。过电流较大是断路器保护动作所需时间短。这种保护特性称反时限保护特性,即断路器动作时间与过电流值的大小成反比。

曲线Ⅱ-BDF为电磁脱扣器的保护特性,具有瞬时动作的性质,即只要过电流达到一定数值,断路器将瞬时动作。同时装有以上两种脱扣器的断路器具有曲线Ⅰ和曲线Ⅱ相交而成的保护特性(曲线ABDF),称为两段式保护特性,即过载长延时和短路瞬时动作的特性。这样才能使保护对象工作在允许过载特性之下,防止保护对象受到不能承受的短路电流冲击而损坏。

还有些低压断路器具有有三段保护特性(曲线abc),即过载长延时、短路短延时(曲线bcd段)、特大短路瞬时动作。这样可以充分利用电气设备的允许过载能力,尽可能地缩小故障停电的范围。

三、低压断路器的主要技术参数

1、额定电压

(1)额定工作电压

断路器的额定工作电压是指与能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。

(2)额定绝缘电压

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)断路器壳架等级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。

(2)断路器额定电流

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。

例如DZ10-100/330型低压断路器壳架额定电流为100A,脱扣器额定电流等级有15A,20A,25A,30A,40A,50A,60A,80A,100A等九种。其中最大的额定电流100A与壳架等级额定电流一致。

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。

低压断路器参数含义

1、断路器额定电流In。是在给定的环境温度条件下承载的最大连续电流而无异常发热保证断路器正常工作的电流,又称脱扣器额定电流。

2、壳架等级额定电流。代表断路器的外形大小的等级,以此表示断路器的最大额定电流。

如:施耐德NS160N TMD80,表示为施耐德NS160A壳架,N表示极限分断能力在AC380/415V条件下为36KA,TMD80表示配电用热磁脱扣器额定电流为80A。

3、断路器短路分断能力:

极限短路分断能力Icu。 它是在规定的电压、电流和cosΦ 的条件下,执行o-co两个试验程序,能完全分断和熄灭电弧,无超出规定的损伤(触头损伤和飞弧损伤)。试品试后经受一定的工频耐压试验,且过载脱扣器在一定的整定电流下能正常脱扣。满足规定的试验程序所规定的条件,不包括断路器连续承载其额定电流能力的分断能力。它用预期分断电流(kA)表示(在交流情况下用交流分量有效值表示)。

额定运行(工作)短路分断能力Ics。它是在规定的电压、电流和cos Φ的条件下,执行o-co-co三个试验程序,能完全分断,熄灭电弧,无超出规定的损伤。试后试品除符合规定的工频耐压和过载脱扣器的验证试验外, 尚须考核温升和操作性能(5% 电寿命)的验证。满足规定的试验程序所规定的条件,包括断路器连续承载其额定电流能力的分断能力.它用预期分断电流(kA)表示,相当于额定极限短路分断能力规定的百分数中的一档并化整到最接近的整数,它可用Icu的百分数表示(例如Ics=25[%]Icu)。另一方面,当额定运行短路分断能力等于额定短时耐受电流时,它可以按额定短时耐受电流值(kA)规定之,只要它不小于相应的最小值。如果使用类别A的Icu超过200kA,或使用类别B的Icu超过100kA,则制造厂可声明Ics值为50kA。

显然Ics比Icu的考核严格。换言之,作了Ics试验后,产品还能继续使用,而Icu则不然,经过Icu试验后,产品不能再用。我们在选择断路器时,为保证能够可靠的断开故障电流,而不致使故障扩大,并在故障过后能够使供电连续性得到保证。一般按Ics来选择断路器的短路分断能力。

额定短时允许(耐受)电流Icw。断路器在短时期内(0.5或1S)可以承受且无特性变化的最大短路电流。反映了断路器在短时间内所承受的短路热稳定性能。

由于使用情况不同,具有三段保护的重要回路断路器,偏重于它的额定运行短路分断能力值,而用于非重要的回路断路器主要确保它有足够的极限短路分断能力值。对此我的理解是:重要回路切除故障电流后断路器要求能够继续供电,承载一段时间的额定电流,在适当的时间更换。而份重要回路,经过极限短路电流的分断和再次的合、分后,已完成其使命,可以停电更换新的(停电的影响较小)。但是无论是框架式或塑壳式断路器,都有必须具备Icu和Ics这两个重要的技术指标。只是Ics值在两类断路器上表现略有不同,塑壳式的最小允许Ics可以是25[%]Icu,框架式最小允许Ics是50[%]Icu,Ics=Icu的断路器比较少见,采用旋转双分断(点)技术的塑壳式断路器,它的限流性能极好,分断能力的裕度很大,可做到Ics=Icu,但价格很高。

在实际中应该根据使用情况来选择,有人按其所计算的线路预期短路电流选择断路器时,以断路器的额定运行短路分断能力衡量,来判定某断路器(此断路器的极限短路能力大于线路预期短路电流,而运行短路分断能力则低于计算电流)为不合格。这是一个误解。

4、断路器的过载、短路保护特性。 在断路器所保护的配电系统中,当发生故障时,距故障点最近的断路器能够按规定的保护特性正确的有选择的动作将故障切除,而其他各级断路器不动作,从而将故障所造成的断电限制在最小范围内,使其他无故障供电回路仍能保持正常供电,这就是对断路器保护所要求的。断路器所配备的保护脱扣器有四种: ①具有反时限特性的长延时热过载保护,②具有一定时限的短路短延时保护,③短路瞬时保护,④接地保护。在日常的使用中,根据使用意图和技术经济比较,可以选择带四种保护,也可以选长延时、瞬时或短延时三种保护组成三段式保护,还可只选长延时、瞬时两种保护两段式保护,短路瞬时分闸时间一般在20~30ms之内,还可选用只有瞬时速断保护的断路器。

5、额定工作电压Ue 。 一般表示相间的电压。对于三相四线中性线接地系统是指相地间电压,包括相间电压(例如277/480V ),对于三相三线不接地或阻抗接地系统表示相间电压(例如480V ).
断路器额定频率。如果规定断路器只用于一个频率时,则应标明额定频率。

6、其它还有:使用类别,结构形式、极数、安装方式、安装尺寸,额定工作制,防护等级(如果不是IP20时),基准周围空气温度(如果不是30℃时);隔离作用。
隔离的含义:出于安全的原因,通过使其和所有电源分开的方法切断整个装置或其中一个独立部分的电源。

高压断路器参数含义

1、额定电压(标称电压):它是表征断路器绝缘强度的参数,它是断路器长期工作的标准电压。为了适应电力系统工作的要求,断路器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。对3—220KV各级,其最高工作电压较额定电压约高15%左右;对330KV及以上,最高工作电压较额定电压约高10%。断路器在最高工作电压下,应能长期可靠地工作。

2、额定电流:它是表征断路器通过长期电流能力的参数,即断路器允许连续长期通过的最大电流。

3、额定开断电流:它是表征断路器开断能力的参数。在额定电压下,断路器能保证可靠开断的最大电流,称为额定开断电流,其单位用断路器触头分离瞬间短路电流周期分量有效值的千安数表示。当断路器在低于其额定电压的电网中工作时,其开断电流可以增大。但受灭弧室机械强度的限制,开断电流有一最大值,称为极限开断电流。

4、动稳定电流:它是表征断路器通过短时电流能力的参数,反映断路器承受短路电流电动力效应的能力。断路器在合闸状态下或关合瞬间,允许通过的电流最大峰值,称为电动稳定5、关合电流:是表征断路器关合电流能力的参数。因为断路器在接通电路时,电路中可能预伏有短路故障,此时断路器将关合很大的短路电流。这样,一方面由于短路电流的电动力减弱了合闸的操作力,另一方面由于触头尚未接触前发生击穿而产生电弧,可能使触头熔焊,从而使断路器造成损伤。断路器能够可靠关合的电流最大峰值,称为额定关合电流。额定关合电流和动稳定电流在数值上是相等的,两者都等于额定开断电流的2.55倍。

6、热稳定电流和热稳定电流的持续时间:执稳定电流也是表征断路器通过短时电流能力的参数,但它反映断路器承受短路电流热效应的能力。热稳定电流是指断路器处于合闸状态下,在一定的持续时间内,所允许通过电流的最大周期分量有效值,此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定:断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间为2S,需要大于2S时,推荐4S。

7、合闸时间与分闸时间:这是表征断路器操作性能的参数。各种不同类型的断路器的分、合闸时间不同,但都要求动作迅速。合闸时间是指从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接触这段时间,断路器的分闸时间包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。固有分闸时间是指从操动机构分闸线圈接通到触头分离这段时间。熄弧时间是指从触头分离到各相电弧熄灭为止这段时间。所以,分闸时间也称为全分闸时间。

8、操作循环:这也是表征断路器操作性能的指标。架空线路的短路故障大多是暂时性的,短路电流切断后,故障即迅速消失。因此,为了提高供电的可靠性和系统运行的稳定性,断路器应能承受一次或两次以上的关合、开断、或关合后立即开断的动作能力。此种按一定时间间隔进行多次分、合的操作称为操作循环。

我国规定断路器的额定操作循环如下:
自动重合闸操作循环:分——t’——合分——t——合分
非自动重合闸操作循环:分——t——合分——t——合分
其中,分——表示分闸动作;
合分——表示合闸后立即分闸的动作; t’——无电流间隔时间,即断路器断开故障电路,从电弧熄灭起到电路重新自动接通的时间,标准时间为 0.3S或0.5S,也即重合闸动作时间。
t——为运行人员强送电时间,标准时间为180S

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