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电力工程技术必备知识—断路器的分类与选择
  

一、高压开关的常见类型

1、高压断路器(QF)——短路、灭弧、正常负荷

高压断路器具有可靠的灭弧装置,其灭弧能力很强,电路正工作时,用来接通或切断负荷电流,在电路发正故障时,防止事故扩大,保证安全运行。也可用来切断巨大的短路电流。高压断路器要开断1500V,电流为1500-2000A的电弧,这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。

电力工程技术必备知识—断路器的分类与选择,这个必须要懂

高压断路器按灭弧介质的不同可分为多油灭弧断路器、少油断路器、高压断路器、真空断路器、六氟化硫断路器、磁吹断路器等。

2、负荷开关(QL)——过负荷电流,简单灭弧

负荷开关吸具有简单的灭弧装置,其灭弧能力有限,在电路正常工作时,用来接能或切断负荷电流,但在电路断路时,不能用来切断巨大的短路电流,负荷开关断开后,有可见的断开点,是其特点。

3、隔离开关(QS)——无灭弧,有明显断点

隔离开关没有特殊的灭弧装置,其灭弧能力微弱,故一般用来隔离电压,将已由短路器切断,没有负荷电流流过的电路接通或切断,而不能用来接能或切断负荷电流。隔离开关的主要用途是当电气设备需停电检修时,用它来隔离电源电压,并造成一个明显的断开点,以保证检修人员工作的安全。

一般大容量超过400KVA的装断路器,或者真空负荷开关,低于这个的装压气式负荷开关熔断器组合电器,也就是用熔断器来切断过电流!而且熔断器带有撞击器!熔断器动作负荷开关就会跳闸!

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对于低压装了隔离开关可以方便检修下面的断路器!且隔离开关不能带负荷操作!

二、低压断路器的几种类型

低压断路器也称为自动空气开关,主要在不频繁操作的低压配电线路或开关柜(箱)中作为电源开关使用,也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和,当发生严重过电流、过载、短路、断相、漏电等故障时,能自动切断线路,起到保护作用。

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1、框架断路器(万能式)——ACB

在额定电流上,原则上额定电流630A心上要求采用框架断路器,塑壳断路器一般为630A(一些新产品可达到1600A)以下。可见框架断路器的额定电流要大很多,一般为630A-6300A。另外在分段能力上,框架断路器要比塑壳断路器高。

在实际应用中,800A以上的回路或分段能力要求特别高的回路或需要功能较多的回路应该采用框架断路器,630A以下的回路,一般使用塑壳断路器。

比如施耐德的空气断路器MT系列就划分三种,分别是630-1600A,800-4000A,4000-6300A型号系列。框架断路器电流等级和分断能力比塑壳高,一般用于上级进线,塑壳用于框架下级。

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框架断路器的所有零件都装在一个绝缘的金属框架内,常为开启式,可装设多种附件,更换触头和部件较为方便,多用在电源端总开关。过电流脱扣器有电磁式,电子式和智能式脱扣器等几种。断路器具有长延时、短延时、瞬时及接地故障四段保护,每种保护整定值均根据其壳架等级在一定范围内调整。手动及电动操作均有,随着微电子技术的发展,目前部分智能型断路器具有区域选择连锁功能,充分保证了动作的灵敏性和选择性。

2、塑壳断路器——MCCB

能够自动切断电流在电流超过跳脱设定后。塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元,而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。其脱扣单元分为:热磁脱扣与电子脱扣器。

也被称为装置式断路器,因其接地线端子外触头、灭弧室、脱扣器和操作机构等都装在一个塑料外壳内。辅助触点,欠电压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化,结构非常紧凑,一般不考虑维修,适用于作支路的保护开关。

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其多采用手动操作,大容量可选择电动分合。由于电子式过电流脱扣器的应用,可分为A类和B类两种,B类具有良好的三段保护特性,但由于价格因素,采用热磁式脱扣器的A类产品的市场占有率更高。

塑壳断路器是过电流脱扣器有电磁式和电子式两种,一般电磁式塑壳断路器为非选择性断路器,仅有长延时及瞬时两种保护方式,电子式塑壳断路器有长延时、短延时、瞬时和接地故障四种保护功能。部分电子式塑壳断路器新推出的产品还带有区域选择性连锁功能。

3、微型断路器——MCB

简称MCB (Micro Circiut Breaker ),是建筑电气终端配电装置引中使用最广泛的一种终端保护电器。用于125A以下的单相、三相的短路、过载、过压等保护,包括单极1P,二极2P、三极3P、四极4P等四种。

在民用建筑设计中低压断路器主要用于线路的过载、短路、过电流、失压、欠压、接地、漏电、双电源自动切换及电动机的不频繁起动(9种)时的保护、操作等用途,断路器选择还应考虑断路器与断路器、断路器与熔断器的选择性配合。

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⑴ 断路器与断路器的配合应考虑上级断路器的瞬时脱扣器动作值,应大于下级断路器出线端处最大预期短路电流,若由于两级断路器处短路时回路元件阻抗值差别小,使之短路电流值差别不大,则上级断路器可选择带短延时的脱扣器。

⑵ 限流断路器在短路电流大于或等于其瞬时脱扣器整定值时,将会在数毫秒内脱扣,故下级保护电器不宜用断路器实现选择性保护要求。

⑶ 具有短延时的断路器,当其时限整定在最大延时时,其通断能力下降,因此,在选择性保护回路中,考虑选择断路器的短延时通断能力应满足要求。

⑷ 还应考虑上级断路器的短路延时可返回特性与下级断路器的动作特性时间曲线不应相交,短延时特性曲线与瞬时特性曲线间不应相交。

⑸ 断路器与熔断器配合使用时应考虑上下级的配合,应将断路器的安秒特性曲线与熔断器安秒特性曲线比较,以使在发生短路电流的情况下,具有保护选择性。

⑹ 断路器作配电线路的保护时,宜选用带长延时动作过流脱扣器的断路器,当线路末端发生单相接地短路时,短路电流不小于断路器瞬时或短延时过流脱扣器整定电流的1.5 倍。

4、以上几种断路器的区别

ACB-万能式(框架式)断路器、 MCCB-塑壳断路器、 MCB-微型断路器、 ELCB-漏电断路器主要区别是:

(1)分断能力不同,ACB的分断能力相对较高,MCCB次之,MCB最差。

(2)安装的位置不同,ACB多被采用作为主断路器(电源端总开关),因为它本身具有延时功能,能够延时分断和脱扣,而且还具有很好的通信功能和选择性,而MCCB多被采用作为配电电器,在线路的中间位置,因为它只具备分断能力和反时限脱扣能力,不具备选择性,多以只能作为下级保护开关,紧急停止开关HW;MCB多被用在负载端,因为它的分断能力相对比较低一半为6000A和4500A;

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(3)外形尺寸也相差很大,MCB的体积小,安装方便,ACB的体积最大,安装繁杂,MCCB处中间。

5.其他分类方法:

按断路器在电力系统中工作位置的不同分类

(1)发电机断路器。它主要用来切断发电机母线的短路故障。发电机断路器主要有3种类型:少油型、压缩空气型和SF6型。少油型用于短路电流较小的回路,另两种断路器的开断能力很强。

(2)输电断路器。工作于35kV及以上的输电系统中的断路器,这类断路器要求能进行自动重合闸,而且由于系统稳窟的需要应有较短的开断时间和自动重合闸的无电流间隔时间(O~2s)。此外输电断路器还要求有切断近区故障和空载长线的能力,如果是作为联络用断路器则还需要考虑失步开断能力。

(3)配电断路器。工作于35kV以下的配电系统中,其额定电压为6~lOkV,额定电流为200~1250A,额定开断电流小,从保证供电的可靠性出发。这类断路器仍有自动重合闸要求,又因它对系统稳定的影响较小,自动重合闸的无电流间隔时间可以取得大些(0~5s),对开断时间的要求也可适当放宽。

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三、其他几种概念:

1、四段保护:长延时、短延时、瞬时及接地故障四段保护

长延时型:小于10S,用作过载保护;长延时型脱扣器的整定电流≥1.1倍计算电流;

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短延时型:0.1~0.4s,用作短路、过载保护;

瞬时型:0.02S,用作短路保护。瞬时型脱扣器的整定电流≥1.35倍尖峰电流(计算电流)。

而且选型时,要注意,上一级的脱扣整定电流≥1.2倍下一级脱扣整定电流。(脱扣整定电流产品彩页上有标)

断路器额定电流=1.2~2倍计算电流。也有取1.25倍选用的。

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具有过载长延时、短路短延时和短路瞬动三段保护功能的断路器,能实现选择性保护,大多数主干线(包括变压器的出线端)都采用它作主保护开关。不具备短路短延时功能的断路器(仅有过载长延时和短路瞬动二段保护),不能作选择性保护,它们只能使用于支路。

2、脱扣特性:

国际上通用的脱扣特性(曲线)有:A、B、C、D脱扣特性。

A特性:2倍额定电流,很少用,一般用于半导体保护;

B特性:2~3倍额定电流,一般用于变压器侧的二次回路保护;瞬时脱扣范围 (3 ~ 5) In,用于保护短路电流较小的负载 (如电源、长电缆等)

C特性:5~10倍额定电流,该特性是最常用的,一般用于建筑照明用电等等;瞬时脱扣范围 (5 ~ 10) In,用于保护常规负载和配电线缆

D特性:10~20倍额定电流,一般用于动力配电;瞬时脱扣范围 (10 ~ 14) In,用于保护起动电流大的冲击性负载 (如电动机,变压器等)

另外,还有ABB公司获取专利的K特性,它主要是用于额定电流40A以下的电动机系统.

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3、低压断路器的脱扣器选型

断路器的脱扣器型式有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路(电磁)脱扣器,并有长延时、短延时、瞬时之分。过电流脱扣器最为常用。

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过电流脱扣器其动作电流整定值可以是固定的或是可调的,调节时通常利用旋钮或是调节杠杆。电磁式过流脱扣器既可以是固定的,也可以是可调的,而电子式过流脱扣器通常总是可调的。断路器的分断能力指的就是能够承受的最大短路电流。所选断路器的的分断能力必须大于其保护设备的短路电流,过电流脱扣器按安装方式又可分为固定安装式或模块化安装式。固定安装式脱扣器和断路器壳体加工为一体,一旦出厂,其脱扣器额定电流不可调节,如DZ20型;而模块化安装式脱扣作为断路器的一个安装模块,可随时调换,灵活性很强。