PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四篇 低压断路器 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 断路器按用途分类 断路器 类型 配电线路 保护 电流种类 和范围? 交流 ???? ü ???? 选择型 ù类 三段保护 保护特性 二段保护 瞬时 短延时 瞬时 短延时 长延时 非选择型 ?类 快速型 一般型 电动机 保护 交流 ú?? ü ú??? 直接启动 一般型 限流型 一般型 长延时 瞬时 支路近端开关 支路末端开关 保护晶闸 管变流设备 保护一般直流设备 主要用途 电源总开关和支路 近电源端开关 直流 ú??? ü ú???? 有极性、 无极性 长延时、 瞬时 过电流脱扣 器瞬动倍数 ? ü ÷? ? ? 过电流脱 限流型 扣器瞬动 倍数 ÷? ? ? 保护鼠笼型电动机 保护鼠笼型电动机， 还可装于靠近变压 器端 保护鼠笼型和 绕线型电动机 单极， 除用于照明 间接 启动 过电流脱扣器瞬动倍 数 ? ü ? ?? 照明用及 导线保护 交流 ?? ü ??? 过载长延时， 短路瞬时 外， 尚可用于生活建 筑内电气设备和信 号二次回路 漏电保护 交流 ??? ü ???? ÷?ó?、 ??ó?、 ??ó?、 ò?ó?、 ÷??ó?， ??÷? 内纷解 一般只需瞬时动作 确保人身安全， 防止 漏电引起火灾 灭磁开关， 闭合开关等 特殊用途 交流或直流 ?根据需要可以超出此范围。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 · ?ò? · 常用低压供配电设备选型与安装使用技术手册 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 断路器配备的脱扣器和继电器 功能 脱扣器 过载脱扣器 热延时式或电磁延时式 继电器 过载继电器 热延时式或电磁延时式 热敏电阻保护单元 短路继电器 瞬动电磁式 过载保护 短路保护 短路脱扣器 电磁式或瞬动电子式 短路脱扣器 电磁式或电子式短延时 选择性短路保护 （?）按其结构型式分，有万能式和塑料外壳式断路器。 （?）按是否具有限流性能分，有一般型和限流型断路器。 （?）按操作方式分，有直接手柄操作、手柄储能操作快速合闸、电磁铁操作、电动 机操作、电动机储能操作快速合闸和电动机预储能操作式断路器。 还分成有关人力操作和无关人力操作、有关动力操作和无关动力操作，以及储能操 作等。 （ü）按灭弧介质分，有空气式和真空式（目前国产断路器多为空气式） 。 （?）按安装方式又可分为固定式、插入式和抽屉式等等。 断路器的型式品种很多，常用的有：万能式断路器、塑料外壳式断路器、限流式断 路器、漏电保护式断路器等。 二、断路器的型号、电气图形符号和文字符号 断路器型号的意义如下： ú ù ? ÷—? ? ? ? ? ü ? — 断路器 ； ú ： ? 表示万能式、 ó 表示塑壳式； ù—组别代号（字母） ： ò 表示限流型、 ? 表示漏电保护； ?—派生代号（字母，可无） ； ÷—设计代号（数字） ： ? 表示灭磁式、 ? 表示抽屉式； ?—辅助代号（字母，可无） ； ?—额定电流（数字） ： ? 表示带电动机操作； ?—品种派生代号（字母，可无） ； ?—极数（数字） ü、?—脱扣器及附件代号。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 · ÷?? · 第四篇 低压断路器 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 低压断路器的脱扣器和附件代号 附 件 类 别 代 脱 扣 方 式 无脱扣器 热脱扣器 电磁脱扣 复式脱扣 ?? ü? ?? ?? — üü ?ü ?ü ?? ü? ?? ?? — ü? ?? ?? — üú ?ú ?ú — üù ?ù ?ù ?? ü? ?? ?? — ü? ?? ?? 号 不带 附件 分励 脱扣 辅助 触头 欠压 分励辅 分励 二组辅欠压辅 脱扣 助触头 欠压 助触头助触头 第二节 低 压断路器 的 工 作 原理 低压断路器又称自动开关，当电路发生严重的过载，短路以及失压等故障时，能够 自动切断故障电路，有效地保护串接在其后面的电气设备。因此，低压断路器是低压配 电网中一种重要的保护电器。在正常条件下也用低压断路器不频繁地接通和断开电路以 及控制电动机。 低压断路器具有 多 种保护 功能（ 过载、短路、 失 压 等） ，动 作 值 可 以方 便地调整， 通断能力较高，动作过后不需要更换零部件而继续使用，故障动作时三相联动等熔断器 不具备的优点，因而在电路中得到了广泛的应用。 低压断路器按使用类别分：÷ 类断路器，即非选择型断路器和 ? 类断路器，即选择 型断路器。对后者，往往具有长延时、短延时及瞬时动作保护，其短延时不少于 ???ù?。 低压断路器一个主要技术指标就是短路分断能力，它包括二个内容：一是额定运行 短路分断能力 ??? ，二 是 极限分断短路电流 能力 ?ü? 。很 明 显 ?ü? ó ?üú ， ?üú 可 以是 ?ùò 、 ， 而对 ?ü? 则 为 ù?ò 、?ùò ?ü? 、对 ?üú 的试 验 操作 顺序 是 ?— ??— ??（ 断—通 断—通 断 ） 一个循环即 ?— ??（断—通断 ） 。 对 ÷ 类和 ? 类 都 要 做 额 定 运行 短路分断试 验 即 ?üú 试 验，对 ? 类则在短时耐受电流 ?üù 较高的场合做极限分断短路电流 ?ü? 试验。 至于额定短路接通能力，它和额定短路分断能力有一定关系，例如当 ü?ù?÷ ? ?üú ??í÷， ì?? ê ??é 时，最小短路接通能力为 ü?ú? ?üú ；当 ?í÷ ? ?üú ???÷， ì?? ê ??? 时，最小短路接通能力为 ü?ù? ?üú 。 低压断路器从结构类型分为框架式和塑料外壳式二种，前者主要用作配电网络的保 护开关，后者既可作配电网络的保护开关，又可作为电动机、照明电路以及电热器等的 控制开关。这两类断路器 都 可有限流 式品 种。 在 低 压断路器 中 还有一种快速直流断路 器，它的全分断动作时间在 ??è? 以内。能为 整 流 元 件和 整 流装 置提 供 短路、过载和 逆 流保护。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 · ??? · 常用低压供配电设备选型与安装使用技术手册 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一、低压断路器的结构和工作原理 根据各类低压断路器的共同功能，它们在结构上必然具备如下三个基本部分： — —触头和灭弧系统； ?） 执行通断电路的部件— — —各种脱扣器； ?） 感测电路的不正常状态并作出反应即保护性动作的部件— — —自由脱扣和操作机构。 ?） 联系以上两种部件的中间传递部件— （?）主触头及灭弧系统 既然低压断路器是网络的保护开关，它的主触头就必然不同于其他开关电器，而需 要接通和分断非常大的电流。这就决定了断路器主触头具有特殊的结构形式。断路器每 一极的触头，一般是由主触头、弧触头和副触头三部分组成。主触头在正常合闸状态下 通过额定电流，在故障状态下通过故障 电流。 它 需 要有 足 够 的 电动 稳 定 性和 热 稳 定 性， 并且有很低的接触电阻。因此，主触头一般采用银和银基粉末冶金材料制造。为了防止 主触头在通断过程为电弧所烧坏，与主触头一起并联了一个由耐电弧、耐熔焊的材料— 铜钨、银钨、铜石墨或银石墨粉末冶金材料制成的弧触头。由于在动作过程中，弧触头 先于主触头闭合，后于主触头分断，所以燃弧总是发生在弧触头上。正常工作时，弧触 头的电阻较主触头 大， 很 少 有 工 作 电流流过。 考虑 到 容量 较 大 的 自 动开关 的 分断过 程 中，当电流由主触头转移到弧触头时，可能因弧触头上的电压降太大，以致主触头刚产 生的微小间隙被击穿燃弧，在老产品中，主触头与弧触头之间再增设一个副触头，以保 安全。从三档触头的功能来考虑，触头的接通顺序应当是弧触头 ü 副触头 ü 主触头，反 之，分断顺序应当是主触头 ü 副触头 ü 弧触头。新型号低压断路器常应用二档触头，这 样就简化了结构。?ú?ù 低压断路器只有二 档 触头。 由 于 触头 合 金材 料 性 能的 提 高， 低 压断路器也有采用一档的。 低压断路器的主触头也有单断口和双断口两种。通常，额定电流在 ????÷ 以下的低 压断路器，其主触头为单断口，而额定电流为 ????÷ 及以上的低压断路器，其主触头 为 双断口桥式触头。额定电流大时要用 双 断 口桥 式 触头， 这 是 因 为： ?） 采 用 双 断 口桥 式 触头可以免去既笨重又容易损坏的软连接线；?） 桥式触头的双断口较单断口易于 灭弧。 桥式触头的缺点是需要二倍的弹簧压力。 （?）各种脱扣器 脱扣器主要有过电流脱扣器、分励脱扣器和失压脱扣器。 根据网络保护的需要，过电流脱扣器有瞬时脱扣和延时脱扣两种。所谓瞬时过电流 脱扣器，实际上是一个不设触头的过电流继电器，它的线圈直接安装在断路器的下母线 上。如果断路器的电流等级为 ?ù??÷ 及以上，只要让下母线排穿过电磁铁即可，无需 另 设线圈。 过电流脱扣器的额定电流分得比较细，这样适应不同负载的需要。在与同一电流等 级低压断路器配用的过电流脱扣器中，其最大等级的额定电流等于断路器主触头的额定 电流，其余各等级的额定电流都小于断路器主触头的额定电流。 分励脱扣器和失压脱扣器与过电流脱扣器不同，它是一个不设触头的电压继电器或 中间继电器。因此，它们的结构与过电流脱扣器相类似，只是把激磁线圈换成了电压线 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 · ??? · 第四篇 低压断路器 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圈。另外，还由于失压脱扣器在正常情况下是持续工作的，其衔铁和铁心的极面必须磨 平，而且装上分磁环。 有时，供电系统要求有 ??? ü ?ú 的失压脱扣延时， 以 保 证 供 电 的 连 续 性。 虽 然 在 目 前的产品中，失压脱扣器没有延时，但用户可以自行改装以获得延时。为此，只要给脱 扣器的线圈并联一只十几至几十微法的电容器，并经过二极管在失压时形成一个阻尼回 路，就能达到延缓磁通消失的过程。 分励脱扣器的工作与失压脱扣器恰恰相反。在正常工作时，其线圈是断电的；而在 需要从远方进行操作使开关分闸的时候，应使线圈通电，让铁心吸引衔铁，使自由脱扣 机构脱钩，断路器随即分闸。 （?）机械传动元件 断路器的接通与分断动作，必须依靠自由脱扣和操作机构来实现。自由脱扣机构的 动作分为“再扣” 、 “闭合” 和“断开” 三个程序。 “再扣” “再扣” 是在断路器分闸 以 后 进 行 的 动 作。 断路器分闸 以 后， 自 由 脱扣 机构就由闭合位置沿逆时针方向旋转。它的杠杆将主轴杠杆的销钉钩住，并借销钉给杠 杆的作用力使三个杠杆互相搭接，形成再扣状态，为下一次合闸作准备。 “闭合” 当自由脱扣机构再扣以后，通 过 手柄 使机 构 从 再 扣 位 置 按 顺 时 针 方 向旋 转，直到杠杆与操作机构中的掣子扣住为止。至此，断路器便已合闸。如果电网电压过 低或者没有电压，失压脱扣器的铁心吸不住衔铁，断路器就不能合闸。 “断开” 断路器发生故障时，不论 是 哪 一 个 脱扣器动 作， 都 会 产生 机 械 冲 击， 作 用于自由脱扣机构，使杠杆之间的联系解脱，断路器也随之迅速断开。 综上所述，断路器的工作原理可概括如下： 要使开关合闸，必须 先 使 自 由 脱扣机 构 处 于 再 扣 位 置， 即 它 的 三 个 杠杆 能 互 相 搭 住，方有可能将合闸力传递给动触头，使之闭合。合闸方式可以是直接用手柄操作，也 可以通过杠杆操作，在大电流时还可用电动机或电磁铁进行远方操作。 要使开关分闸，在发生故障时，通过脱扣器（过电流脱扣器或失压脱扣器） 使自由 脱扣机构解扣而自动掉闸。在正常工作时，无论有负载还是没有负载，均可通过手柄直 接操作掉闸，或者通过分励脱扣器实现掉闸。 二、低压断路器的特性指标 （?）极限分断能力 所谓极限分断能力， 就 是 指 低 压断路器 在 规 定的 电压、 频 率 以 及 规 定的 线路 参 数 （交流电路为功率因数 ù?ú ，直流电路为 时间 常 数 ? ÷ 流值。 （?）动作时间 主要是指切断故障电流所需的时间。动作时间可分为三部分； ü ? —断路器由正常工 作 电流 增 大 到 脱扣器 整 定 电流 所 需的 时间。 它 取 决 于线路 参 数、短路电流的增长速度（即 ?? ）以及整定电流的上下限。 ?ü ? ） 下， 所 能 切 断 的 最大 短路电 ? PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 · ??? · 常用低压供配电设备选型与安装使用技术手册 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? —从过电流脱扣器得到信号 开 始 运 动 起， 到触头 系统受 到自 由 脱扣机 构的作 用， 弧触头开始分离，出现弧隙为止的一段时间。它决定于机械方面的参数。这段时间习惯 上称为固有动作时间。 ? ? —从弧触头开始分离、产生电弧起，到电弧熄灭、电流 完 全 被 切 断 为止的 一段时 间。它取决于灭弧系统的效能，并和电路参数有关。 在三部分时间中，最主要的是固有动作时间 ? ? 。因为这段时间越长，短路电流就越 接近于其最大值，即开关不能起限流作用。这时开关本身及其保护对象都须经受严重的 考验。如果 ? ? 很短，则短路电流 在 尚 未 增 大 到较 大 的 数 值 之 前 就被 切 断， 即 开关 起 到 了限流作用。这样，开关灭弧就不困难了。当然，在有限流作用的情况下，对开关本身 及其所保护的电气设备来说，电动稳定性和热稳定性都得到了改善。 一般的低压断路器固 有动 作 时间 为 ?? ü ??úù， 全 部 动 作 时间 为 ??? ü ???úù； 直流 快速开关的固有动作时间为 ? ü ??úù，全部动作时间为 ?? ü ??úù； 交流限流开关 的 动 作 时间，按它应在短路电流未达到峰值之前就将电路切断这一要求来看，应当小于 ÷úù。 （?）保护特性 保护特性主要是指开关的 过电流保护特性 ? ? ? （ ? ） 。根据需 要，保护特性有瞬时 的和带反时限延时的两种。为了能起到良好的保护作用，开关的保护特性应同保护对象 的容许发热特性匹配，即断路器的保护特性应当位于保护对象的容许发热特性之下。只 有这样，保护对象方能不因受到不能容许的短路电流而损坏。 为了充分利用电气设备的过载能力、尽可能缩小事故范围，断路器的保护特性必须 具有选择性，即它应当是分段的。应用电子线路可以方便地实现三段式保护。 （?）电寿命和机械寿命 配电用断路器由于操作次数和动作次数少，故对电寿命和机械寿命的要求不高，例 如，??? ü ????? 的框架式断路器， 其 机 械 寿命 定为 ? 万次，电 寿命 定为 ÷??? 次； 电动 机保护用的断路器， 其 电 寿命 与 机 械 寿命 可 达几 万次， 例 如，÷?? 的塑料 外 壳式 断路 器，其机械寿命为 ? 万次，电寿命为 ?ó? 万次。 第三节 断路器 的 主要 技术 参 数 一、额定电压和额定绝缘电压 我 国 常 用 的 额 定 电 压 有： 交 流 ???ò、 ???ò、 ???ò、 ????ò； 直 流 ???ò、 ???ò、 ???ò、?÷?ò、?÷?ò、????ò、 ?÷??ò。 额 定 绝 缘 电 压 往 往 高 于 额 定 电 压， 但 有 时 两 者 一致。 二、额定电流 一般有：??、???、 ???、 ???、 ???、 ???、（ ???） 、 ???、 ????、（ ?÷??） 、 ????、 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 · ??? · 第四篇 低压断路器 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 、 ????、 ÷ü??、 ú????、 ú?ü??、 （ úü???） 、 ú????、 ????、?ü??、?úü?、ù???、 （ ????） 、 ?úü??、 ù????、 ü????、（ ?????） 、 ?????、 ÷????、 ú?????、 ?????、?ü???、（ ?????） ú?ü??? 等。 三、极限分断能力 所谓极限分断能力， 就 是 指 低 压断路器 在 规 定的 电压、 频 率 以 及 规 定的 线路 参 数 （交流电路为功率因数 ??? ，直流电路为 时间 常 数 ? ó 流值。 ú ） 下， 所 能 切 断 的 最大 短路电 ? 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