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断路器分合闸操作时其内部是如何动作的?

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-08-29 14:02:04    浏览次数:9
导读

  在GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器》中,对断路器有如下定义:  注意这里对短路电流的闭合操作,可不是笔误,而是有具体参数的一个重要性能,也即断路器的短路接通能力Icm。  标准规定,断路器有三种,即框架断路器ACB,塑壳断路器MCCB和微型断路器MCB。ACB可合分的电流最大,在630A到6300

  在GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器》中,对断路器有如下定义:

  注意这里对短路电流的闭合操作,可不是笔误,而是有具体参数的一个重要性能,也即断路器的短路接通能力Icm。

  标准规定,断路器有三种,即框架断路器ACB,塑壳断路器MCCB和微型断路器MCB。ACB可合分的电流最大,在630A到6300A之间;MCCB可合分的电流在10A到1250A之间,MCB可合分的电流在3A到63A之间。

  当我们调节椅子靠背的倾斜度后,再把锁扣锁上,靠背的位置就固定了。当我们把锁扣打开,则椅子靠背立刻返回到原来的位置。

  断路器的闭合与打开的原理与椅子靠背类似。我们来看下图,此图摘自我写的书《老帕讲低压电器技术》第2章2.5.1节:

  与椅子的靠背一样,触头吸合位置的固定靠的就是锁扣。这样做的好处是,触头闭合后,不必施加维持触头闭合的力,只需要考虑让触头开断的力即可。

  图中我们看到,当断路器闭合后,有四个基本脱扣器可以启动它的开断操作,使得它回归原始位置,就如同座椅靠背归位。这四个基本脱扣器是:热脱扣器、磁脱扣器、欠压脱扣器和分励脱扣器。

  不过,题主的第一个问题和第二个问题却与断路器触头的闭合过程有关。问题是:在触头闭合瞬间到底发生了什么事?

  当箭头所示的电流从动触头流到静触头时,我们用右手定则判断电流线的磁力线方向,再用左手定则判断作用力方向,我们会发现动、静触头间存在斥力。这种力叫做触头的霍姆力。

  什么意思呢?如果表达式中的F超过触头压力,则触头就会被斥开。动、静触头斥开后其间隙中就会出现电弧,继而引起电弧烧蚀,以及触头材料熔融和触头损伤。

  我们来看一个例子:某框架断路器的触头压力是300N,动触头由5个分触头构成,分触头半径是5毫米,触点半径是0.2毫米,我们来算一算它的单个触点能通过多大的电流而不至于受损:

  我们看到,这台断路器的单个触头触点在通过13.7kA的短路电流时就会发生问题。那么整台断路器允许通过的短路电流是多少?

  计算中未考虑其它因素(例如温升),故这个值对于容量在2500kVA以下的变压器比较合适。对于大于2500kVA的变压器不行的,必须提高它的触头动稳定性。

  我们知道,当动触头以速度V1撞击静触头时,由动量守恒定律,我们知道必然会出现回弹力和回弹速度V2,当然V2小于V1。然后动触头再在合闸力的作用下再次撞击静触头,直到最后稳定在静触头上。

  一方面,我们希望加大合闸力,以克服霍姆力和触头回弹力,避免触头烧蚀,提高触头的动稳定性和它的电寿命;但另一方面,合闸力加大后,又会造成触头损耗,降低触头的机械寿命。

  通过上面的讨论,我们已经知晓,断路器的闭合操作用力不能太大或者太小,而合闸操作时间同样也必须恰到好处,这样才能提高触头的使用寿命。显然,要实现这一点,依靠人手操作是不可能的。为了实现这个目的,我们在触头闭合前首先压缩一个合闸弹簧,当触头闭合时,操作机构实际操作力通过释放合闸弹簧来产生,合闸时间也由操作机构来设定和调节。

  储能电机的用途就是对合闸弹簧实施压缩。当合闸弹簧压缩中终了时,由行程开关切断储能电机电路,使得储能电机停止运行。

  注意看,SC就是断路器的合闸按钮。当断路器上电后,储能电机首先动作储能,储能完毕后合闸弹簧被压缩。当按下合闸按钮SC后,YC合闸线圈将合闸弹簧的控制机构释放,合闸弹簧驱动动触头动作执行合闸操作。合闸后,锁扣机构将动、静触头锁住,断路器ACB进入运行状态。

  欠压脱扣器的任务就是当电压低于一定的值后,它将使得断路器产生分断操作。因此,欠压脱扣器必须在断路器的合闸工作期间保持稳定的工作电压。

  从图中看到,通过分励线圈执行断路器开断操作的分闸按钮必须是常开的,而通过欠压脱扣线圈执行断路器开断操作的分闸按钮则必须是常闭的。

  另外,指出题主的提问弊病:题主把问题集中在各种功能的脱扣线圈上了。其实,这些线圈只不过是脱扣器的部件而已。题主应当把关注点放在脱扣器上。

 
(文/小编)
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