断路器的认识及选用.ppt

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1、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,B,E,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circuit breaker：,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：

2、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（

3、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,8,1-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；,9,10,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

4、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,B-电子式脱扣器的工作原理,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=(46)Ir,Ii=15 In or off,1.3Ig Id,Ir Ib,施耐德Mic

5、rologic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=412 s,tsd=0.4 s(I2t off),tg=0.4 s(I2t off),注意与下级断路器的动作时间配合，t=0.10.2s,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),两段保护,三段保护,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

6、: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,一般我们内部设计时：考虑到一些不可估

7、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Ir1.2In=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IiKIq；根据条文说明一般我们保守的取K=2.5；一般瞬时脱

8、扣电流Ii=1012Ir，对于士林断路器Ii=10Ir；Ii=10Ir=320A，KIq=2.5153=382.5A；320A382.5A，Ir=32不满足瞬时脱扣曲线的要求，而400A382.5A，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,ZI,U,A,Zt,X,ZI,U,A,B,Zt,X,Isc3=,U,Zt,U,R2+X2,Zt,R,2,X,2,B,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

9、,ZL,ZL,ZL,Zsc,V,I,sc2,U,2Zsc,I,sc3,U,/,3,Zsc,Isc1,U,/,3,Zsc,+,Z,Ln,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 Ssc,Usc(%),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

10、,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：,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。

11、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+IN0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+IN0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

12、的分类,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

13、-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

14、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

15、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。,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

16、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

17、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）二次回路按用途可划分为用于实现不同功能的子回路:继电保护及安全自动装置回路、测量回路、调节回路、断路器控制回路、隔离开关操作及闭锁回路、信号回路、同期回路、直流电源回路等。,二次图纸,为便于设计、制造、安装、调试及运行维护，通常在图纸上使用图形符号及文字符号按一定规则连接来对二次回路进行描述，这类图纸我们称之为二次回路接线图。二次回路图通常分为“原理接线图”和“安装接线图”。,1、原理接线图通常又分为“归总式原理接线图”和“展开式原理接线图”。归总式原理接线图 归总式原理接线图以整

18、体的形式表示各二次设备之间的电气联接，一般与一次回路的有关部分画在一起。在这种图中，设备的触点和绕组是集中地表示出来，综合地表示出交流电压、电流回路和直流回路之间的联系。,展开式原理接线图：以分散的形式表示二次设备之间的连接。展开图中二次设备的接点与线圈分散布置，交流电压、交流电流、直流回路分别绘制。这种绘制方式容易跟踪回路的动作顺序，便于二次回路的设计，也容易在读图时发现回路中的错误。,2、安装接线图：安装图是二次回路设计的最后阶段，用来作为设备制造、现场安装的实用二次接线图，也是运行、调试、检修等的主要参考图纸。在这种图上设备和器具均按实际情况布置，设备、器具的端子和导线、电缆的走向均用符

19、号、标号加以标志，表示屏内的设备、器具之间和与屏外设备之间的电气连接。安装图包括屏面布置图、屏后接线图、端子排图等。,3、二次回路的读图技巧1）先一次，后二次；2）先交流、后直流；3）交流看电源、直流找线圈；4）先找线圈、再找接点，每个接点都查清；5）先上后下、先左后右，屏外设备不能掉；6）安装图纸要结合展开图。,小结及思考,二次设备、二次回路及其范围规定二次接线图常见形式有哪几种，各有什么特点？二次图纸读图技巧,断路器控制回路,一）控制回路的基本要求 二）控制开关、继电器符号介绍 三）基本跳合闸回路 四）防“跳跃”、闭锁回路 五）三相一次自动重合闸 六）控制回路异常判断,断路器控制回路全图,

20、控制回路的基本要求,1)能进行手动跳、合闸和由继电保护与自动装置（必要时）实现自动跳、合闸；2）能指示断路器的分、合闸位置状态，自动跳、合闸时应有明显信号；3）能监视电源及下次操作时分闸回路的完整性，对重要元件及有重合闸功能、备用电源自动投入的元件，还应监视下次操作时合闸回路的完整性；4）有防止断路器多次合闸的“跳跃”闭锁装置；,5）断路器的操作动力消失或不足时，例如弹簧机构的弹簧未拉紧，液压或气压机构的压力降低等，应闭锁断路器的动作，并发出信号；6）当具有单相操作机构的断路器按三相操作时，其合闸及跳闸的三相线圈一般采用串联联接，断路器合闸回路的辅助接点应串联联接；跳闸回路的辅助接点应并联联接

21、。此时，断路器应有三相不一致信号；7）接线应简单、可靠，使用电缆芯数应尽量少。,控制开关,万能转换开关（KK）,继电器符号,继电器符号:（图形符号、文字符号）表示继电器线圈 表示继电器常开接点 表示继电器常闭接点 TWJ 表示跳闸位置继电器 TBJ 表示防跳继电器 JSJ 表示加速继电器,基本跳合闸回路合闸,1）“跳闸后”位置 当KK的手柄在“跳闸后”位置，断路器在跳闸位置时，其常闭触点DL闭合，+KM经1RD、TWJ（继电器线圈）、HQ线圈、3CK、2RD、-KM。启动TWJ，其常开接点闭合。+KM经1RD、KK10-11、LD及附加电阻、TWJ（常开）、2RD、-KM。,此时，绿色信号灯回

22、路接通，绿灯亮，它表示断路器正处于跳闸后位置，同时表示电源、熔断器、辅助触点及合闸回路完好，可以进行合闸操作。因TWJ分压作用，HQ不会动作。,2）“预备合闸”位置 当KK的手柄顺时针方向旋转90至“预备合闸”位置，KK9-10接通，此时绿灯闪光。,3）“合闸”位置 当KK的手柄再顺时针方向旋转45至“合闸”位置时，KK5-8触点接通，接触器HQ回路由+KM经1RD、KK5-8、TBJ（常闭）、DL（常闭）、HQ线圈、3CK、2RD、-KM导通而启动，闭合其在合闸回路中的触点，使断路器合闸。断路器合闸后，DL（常闭）打开、DL常开闭合。KK13-16触点接通，+KM经1RD、KK13-16、H

23、D及附加电阻、TBJ（线圈）、DL（常开）、TQ线圈、4CK、2RD、-KM。红灯亮。,4）“合闸后”位置 松手后，KK的手柄自动反时针方向转动45，至垂直位置，KK13-16触点仍接通。+KM经1RD、KK13-16、HD及附加电阻、TBJ（线圈）、DL（常开）、TQ线圈、4CK、2RD、-KM。红灯亮。指示断路器处于合闸位置，同时表示跳闸回路完好，可以进行跳闸。,基本跳合闸回路合闸,基本跳合闸回路分闸,1）“预备跳闸”位置 当KK的手柄逆时针方向旋转90至“预备分闸”位置，KK13-14接通，红灯闪光。2）“跳闸”位置 将KK手柄逆时针方向转45至“跳闸”位置，KK6-7导通，+KM经1R

24、D、TBJ（线圈）、DL（常开）、TQ线圈、4CK、2RD、-KM。使TQ励磁，断路器跳闸。断路器跳闸后，其常开触点断开，常闭触点闭合，绿灯亮，指示断路器已跳闸完毕，放开手柄后，KK复位至“跳闸后”位置。,小结及思考,控制回路的基本要求控制开关、继电器符号介绍基本跳合闸回路思考：基本跳合闸回路由那些基本元件组成，各起什么作用？,开关“跳跃”,考虑到当断路器合闸后，若遇到永久性故障，保护出口使断路器跳闸，则会出现多次跳合现象。如果断路器带故障电流发生多次跳跃，将使得断路器损坏，造成事故扩大，为防止跳跃产生，在断路器控制回路中加入防跳跃继电器。,防“跳跃”回路,机构闭锁回路,机构压力闭锁作用当液压

25、低于合闸回路所需压力时，触点3CK断开，不允许合闸；当液压低于跳闸回路压力时，触点4CK断开，不允许跳闸。3SP3触点闭合，发出油压降低信号；触点2CK闭合，启动油泵打压；压力表的触点PP1、PP2启动KM3发出压力异常信号；当油压降到零时，启动油泵可能造成断路器的慢分事故。,液压机构微动开关的用途油泵自动停止 油泵自动启动 合闸闭锁分闸闭锁闭锁重合闸发出预压力异常,三相一次自动重合闸,运行经验表明，线路故障大都是“瞬时性”的，如树竹、瓷瓶闪络等，在线路被保护切除的同时，异物等也被电弧烧掉而消失，如果此时开关能迅速合上，就能及时恢复供电，这样就提高的供电可靠性。若线路故障为“永久性故障”，则线

26、路将可被保护再次启动切除，确保系统的安全稳定。根据上述要求，我们引入重合闸。,重合闸分类：三相一次重合闸 无论线路发生任何故障，保护均将开关三相断开，重合闸启动，经延时将开关三相重新合上。若为永久性故障，则保护后加速动作，再次将开关三相断开，不再重合。,综合重合闸单重方式：单相故障跳单相，重合单相，合于永久故障跳三相。相间故障不重合。三重方式：任何故障跳三相，重合三相，合于永久故障跳三相。综重方式：单相故障跳单相，重合单相，三相故障跳三相，重合三相，合于永久故障跳三相。停用方式：重合闸退出运行。,控制回路异常判断,控制回路断线机构异常直流接地,小结及思考,描述油泵电机运转回路启动过程如果合闸信号发出之后，断路器无响应，问题可能出现在哪里，如何进行处理,