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低壓斷路器的主要功能是什么?

產品簡介

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低壓斷路器:低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動空氣斷路器,簡稱斷路器。它是一種既有手動開關作用,又能自動進行失壓、欠壓、過載、和短路保護的電器。它可用來分配電能,不頻繁地啟動異步電動機,對電源線路及電動機等實行保護,當它們發生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路,其功能相當于熔斷器式開關與過欠熱繼電器等組合。而且在分斷故障電流后一般不需要變更零部件,已獲得了廣泛的應用。
1) 斷路器附件
2) 微型斷路器 :微型斷路器,簡稱MCB,是建筑電氣終端配電裝置中使用最廣泛的一種終端保護電器
3) 塑殼斷路器 :塑殼斷路器能夠自動切斷電流在電流超過跳脫設定后。塑殼指的是用塑料絕緣體來作為裝置的外殼,用來隔離導體之間以及接地金屬部分。塑殼斷路器通常含有熱磁跳脫單元,而大型號的塑殼斷路器會配備固態跳脫傳感器。
4) 框架斷路器
5) 智能型萬能斷路器

組成結構

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觸頭

與斷路器主電路分、合機構機械上連動的觸頭,主要用于斷路器分、合狀態的顯示,接在斷路器的控制電路中通過斷路器的分合,對其相關電器實施控制或聯鎖。例如向信號燈、繼電器等輸出信號。萬能式斷路器有六對觸頭(三常開、三常閉),DW45有八對觸頭(四常開、四常閉)。塑殼斷路器殼架等級額定電流100A為單斷點轉換觸頭,225A及以上為橋式觸頭結構,約定發熱電流為3A;殼架等級額定電流400A及以上可裝兩常開、兩常閉,約定發熱電流為6A。操作性能次數與斷路器的操作性能總次數相同。
用于斷路器事故的報警觸頭,且此觸頭只有當斷路器脫扣分斷后才動作,主要用于斷路器的負載出現過載短路或欠電壓等故障時而自由脫扣,報警觸頭從原來的常開位置轉換成閉合位置,接通輔助線路中的指示燈或電鈴、蜂鳴器等,顯示或提醒斷路器的故障脫扣狀態。由于斷路器發生因負載故障而自由脫扣的機率不太多,因而報警觸頭的壽命是斷路器壽命的1/10。報警觸頭的工作電流一般不會超過1A。

脫扣器

是一種用電壓源激勵的脫扣器,它的電壓可與主電路電壓無關。分勵脫扣器是一種遠距離操縱分閘的附件。當電源電壓等于額定控制電源電壓的70%-110%之間的任一電壓時,就能可靠分斷斷路器。分勵脫扣器是短時工作制,線圈通電時間一般不能超過1S,否則線會被燒毀。塑殼斷路器為防止線圈燒毀,在分勵脫扣線圈串聯一個微動開關,當分勵脫扣器通過銜鐵吸合,微動開關從常閉狀態轉換成常開,由于分勵脫扣器電源的控制線路被切斷,即使人為地按住按鈕,分勵線圈始終不再通電就避免了線圈燒損情況的產生。當斷路器再扣合閘后,微動開關重新處于常閉位置。但萬能式DW45產品在出廠時要由用戶在使用時在分勵脫扣器線圈之前串聯一組常開觸頭。
欠電壓脫扣器是在它的端電壓降至某一規定范圍時,使斷路器有延時或無延時斷開的一種脫扣器,當電源電壓下降(甚至緩慢下降)到額定工作電壓的70%至35%范圍內,欠電壓脫扣器應運作,欠電壓脫扣器在電源電壓等于脫扣器額定工作電壓的35%時,欠電壓脫扣器應能防止斷路器閉全;電源電壓等于或大于85%欠電壓脫扣器的額定工作電壓時,在熱態條件下,應能保證斷路器可靠閉合。因此,當受保護電路中電源電壓發生一定的電壓降時,能自動斷開斷路器切斷電源,使該斷路器以下的負載電器或電氣設備免受欠電壓的損壞。使用時,欠電壓脫扣器線圈接在斷路器電源側,欠電壓脫扣器通電后,斷路器才能合閘,否則斷路器合不上閘。

電動操作機構

是用于遠距離自動分閘和合閘斷路器的一種附件,電動操作機構有電動機操作機構和電磁鐵操作機構兩種,電動機操作機構為塑殼式斷路器殼架等級額定電流400A及以上斷路器和萬能式斷路器,電磁鐵操作機構適用于塑殼斷路器殼架等級額定電流225A及以下斷路器,無論是電磁鐵或電動機,它們的吸合和轉動方向都是相同,僅由電動操作機構內部的凸輪的位置來達到合、分,斷路器在用電動機構操作時,在額定控制電壓的85%-110%之間的任一電壓下,應能保證斷路器可靠閉合。

釋能電磁鐵

這種釋能電磁鐵適用于萬能式斷路器有電動機預儲能機構(由電動儲能機構使它的操作彈簧機構儲能)。當用戶按下按鈕,電磁鐵線圈激勵后,電磁鐵閉合使儲能彈簧釋放,斷路器合閘。

轉動操作手柄

適用于塑殼斷路器,在斷路器的蓋上裝轉動操作手柄的機構,手柄的轉軸裝在它的機構配合孔內,轉軸的另一頭穿過抽屜柜的門孔,旋轉手柄的把手裝在成套裝置的門上面所露出的轉軸頭,把手的圓形或方形座用螺釘固定的門上,這樣的安裝能使操作者在門外通過手柄的把手順時針或逆時針轉動,來確保斷路器的合閘或分閘。同時轉動手柄能保證斷路器處于合閘時,柜門不能開啟;只有轉動手柄處于分閘或再扣,開關板的門才能打開。在緊急情況下,斷路器處于"合閘"而需要打開門板時,可按動轉動手柄座邊上的紅色釋放按鈕。

加長手柄

是一種外部加長手柄,直接裝于斷路器的手柄上,一般用于600A及以上的大容量斷路器上,進行手動分合閘操作。

手柄閉鎖裝置

是在手柄框上裝設卡件,手柄上打孔然后用掛鎖鎖起來。主要用于斷路器處于合閘工作狀態時,不容許其他人分閘而引起停電事故,或斷路器負載側電路需要維修或不允許通電時,以防被人誤將斷路器合閘,從而保護維修人員的安全或用電設備的可靠使用。

接線方式

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斷路器的接線方式有板前、板后、插入式、抽屜式,用戶如無特殊要求,均按板前供貨,板前接線是常見的接線方式。
(1)板后接線方式:板后接線最大特點是可以在更換或維修斷路器,不必重新接線,只須將前級電源斷開。由于該結構特殊,產品出廠時已按設計要求配置了專用安裝板和安裝螺釘及接線螺釘,需要特別注意的是由于大容量斷路器接觸的可靠性將直接影響斷路器的正常使用,因此安裝時必須引起重視,嚴格按制造廠要求進行安裝。
(2)插入式接線:在成套裝置的安裝板上,先安裝一個斷路器的安裝座,安裝座上6個插頭,斷路器的連接板上有6個插座。安裝座的面上有連接板或安裝座后有螺栓,安裝座預先接上電源線和負載線。使用時,將斷路器直接插進安裝座。如果斷路器壞了,只要拔出壞的,換上一只好的即可。它的更換時間比板前,板后接線要短,且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此目前我國的插入式產品,其殼架電流限制在最大為400A。從而節省了維修和更換時間。插入式斷路器在安裝時應檢查斷路器的插頭是否壓緊,并應將斷路器安全緊固,以減少接觸電阻,提高可靠性。
(3)抽屜式接線:斷路器的進出抽屜是由搖桿順時針或逆時針轉動的,在主回路和二次回路中均采用了插入式結構,省略了固定式所必須的隔離器,做到一機二用,提高了使用的經濟性,同時給操作與維護帶來了很大的方便,增加了安全性、可靠性。特別是抽屜座的主回路觸刀座,可與NT型熔斷路器觸刀座通用,這樣在應急狀態下可直接插入熔斷器供電。
結束語
由于分勵脫扣器、欠電壓脫扣器,電動操作機構和閉鎖電磁鐵具有不同的電壓等級和交流、直流不同的電源,用戶在訂貨時加以說明,同時用戶在選用時不可能用單一的附件,如需兩臺斷路器電氣聯鎖(當一臺合閘時,另一臺必須分閘)則可選用輔助觸頭和分勵脫扣器或電動操作機構,在進行板前和板后接線時一定要把螺釘緊固,以免燒壞斷路器。

其他事項

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交流斷路器可以派生為直流電路的保護,但必須注意三點改變:

過載和短路保護

①過載長延時保護。采用熱動式(雙金屬元件)作過載長延時保護時,其動作源為I2R,交流的電流有效值與直流的平均值相等,因此不需要任何改制即可使用。但對大電流規格,采取電流互感器的二次側電流加熱者,則因互感器無法使用于直流電路而不能使用。
如果過載長延時脫扣器是采用全電磁式(液壓式,即油杯式),則延時脫扣特性要變化,最小動作電流要變大110%—140%,因此,交流全電磁式脫扣器不能用于直流電路(如要用則要重新設計)。
②短路保護。 熱動—電磁型交流斷路器的短路保護是采用磁鐵系統的,它用于經濾波后的整流電路(直流),需將原交流的整定電流值乘上一個1.3的系數。全電磁型的短路保護與熱動電磁型相同。

斷路器的附件

如分勵脫扣器、欠電壓脫扣器、電動操作機構等;分勵、欠電壓均為電壓線圈,只要電壓值一致,則用于交流系統的,不需作任何改變,就可用于直流系統。輔助、報警觸頭,交直流通用。電動操作機構,用于直流時要重新設計。

其他注意事項

由于直流電流不像交流有過零點的特性,直流的短路電流(甚至倍數不大的故障電流)的開斷;電弧的熄滅都有困難,因此接線應采用二極或三極串聯的辦法,增加斷口,使各斷口承擔一部分電弧能量。
除傳統的熱磁脫扣器外,電子脫扣器也得到了廣泛應用。電子脫扣器的一個重要優點在于在環境溫度變化的情況下,仍能穩定地工作。
注意:漏電保護器必須要求有極高的靈敏性,所以一定要選用大牌子的才安全,比如西門子的就不錯,因為它們對線路的檢測非常精密、靈敏,在0.1 秒甚至更短的時間內就可以檢測到異常,并在電流強度和時間尚未達到傷害程度前,就立即跳閘,切斷電源主回路,充分保證了人身安全。而如果使用質量不過關的雜牌子,或老舊不堪的,哪怕只晚了1秒甚至0.5秒,但是對人體的傷害也是致命的。生命安全,必須警惕!

相關標準

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國際標準

斷路器相關的國際電工委員會(IEC)標準:
*60947-1:第1部分:總則
*60947-2:第2部分:斷路器
*60947-3:第3部分:開關;隔離開關;刀閘隔離開關和熔斷器組合裝置
*60947-4:第4部分:接觸器和電動機起動器
*60947-5:第5部分:電路控制裝置和開關元件
*60947-6:第6部分:多功能開關設備
*60947-7:第7部分:附屬設備

國家標準

GB 10963-1989|家用及類似場所用斷路器
GB 14048.2-2008|低壓開關設備和控制設備 低壓斷路器
GB 16916.1-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護剩余電流動作斷路器(RCCB) 第1部分:一般規則
GB 16916.21-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB) 第2.1部分:一般規則對動作功能與線路電壓無關的RCCB的適用性
GB 16916.22-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB) 第2.2部分:一般規則對動作功能與線路電壓有關的RCCB的適用性
GB 16917.1-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCBO) 第1部分:一般規則
GB 16917.21-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCBO) 第2.1部分:一般規則對動作功能與線路電壓無關的RCBO的適用性
GB 16917.22-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCBO) 第2.2部分:一般規則對動作功能與線路電壓有關的RCBO的適用性
GB 1984-1989|交流高壓斷路器
GB 4876-1985|交流高壓斷路器的線路充電電流開合試驗
GB 7675-1987|交流高壓斷路器的開合電容器組試驗

事故原因分析

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技術原因分析

(一)操動失靈
操動失靈表現為斷路器拖動或誤動。由于高壓斷路器最基本、最重要的功能是正確動作并迅速切除電網故障。若斷路器發生拖動或誤動,將對電網構成嚴重威脅,主要是:①擴大事故影響范圍,可能使本來只有一個回路故障擴大為整個母線,甚至全所、全廠停電;②如果延長了故障切除時間,將要影響系統的運行穩定和加重被控制設備的損壞程度;③造成非全相運行。其結果往往導致電網保護不正常動作和產生振蕩現象,容易擴大為系統事故或大面積停電事故。 導致操動失靈的主要原因有:
(1)操動機構缺陷;
(2)斷路器本體機械缺陷;
(3)操作(控制)電源缺陷。
(二)絕緣事故
斷路器絕緣事故,可分為內絕緣事故與外絕緣事故。內絕緣事故造成的危害,通常比外絕緣更大。
1、內絕緣事故
內絕緣事故主要有套管和電流互感器事故,其原因主要是進水受潮;其次是油質劣化和油量不足。
2、外絕緣事故
外絕緣事故主要是由于污閃和雷擊引起斷路器閃絡、爆炸事故。污閃的原因主要是瓷瓶泄漏距離校小,不適于污穢地區使用;其次是斷路器滲油、漏油,使其瓷裙上容易積聚污穢而引起閃絡。
(三)開斷、關合性能事故
開斷、關合任務是對斷路器最嚴酷的考驗。絕大多數開斷、關合事故的主要原因是由于斷路器有明顯的機械缺陷,其次是缺油或油質不符要求。也有是由于斷路器斷流能力不足。但前者較多,因為有相當數量的事故發生于分、合小容量,甚至是分、合負荷電流
(四)導電性能不良事故
現場事故統計資料分析表明,導電性能不良故障主要是由機械缺陷引起的。其中有:①接觸不良。包括接觸面不清潔,接觸大小及接觸壓力不足;②脫落、卡阻。如銅鎢觸頭脫落等;③接觸處螺釘松動;④軟連接折斷等。

工作原因分析

(一)制造質量不良
制造質量不良主要包括設計性能、零件加工和裝配不良三個方面。
1、設計性能不良
斷路器在運行中發生的事故,有相當部分是產品原設計性能不良。國產液壓機構與彈簧機構在運行中暴露的操動失靈問題較多就是一個最好的例子。據了解,這些液壓機構和彈簧機構,多數問題是在大量投入運行后才逐步暴露的。如一些戶外產品進水的問題,就是說明設計缺陷的最好例子。因為有些戶外產品在研制時并未進行過防雨性試驗,因而在惡劣的氣候條件下暴露了進水的問題。
2、零件質量不良
零件質量不良,是造成斷路器運行事故的一個重要原因。據現場統計,造成出廠產品不合格的因素、零件質量不良占較大比例。在運行中,因絕緣筒螺絲脫落、滅弧片擊穿、彈簧失效、密封圈缺陷等原因引起的事故雖皆有發生,但比較集中的幾個方面:(1)瓷瓶強度不夠。(2)鑄件不合格。(3)套管絕緣劣化快。 (4)密封圈質量差。(5)二次元件性能差。
3、裝配質量差
裝配質量差,是導致制造質量差的原因之一。主要有:(1)錯裝、漏裝。(2)螺紋未擰緊、開口銷未打開。(3)內部嚴重不清潔。
(二)使用不當
產品能否正常運行,除了產品本身性能外,還取決于用戶的使用水平。運行中使用不當的主要表現有如下兩個方面:
1、安裝、調整不當
安裝、調整是否正確,是影響產品能否正常運行的基本因素之一。有不少運行事故,是由于產品未嚴格按制造廠規定裝配、調整,就投入運行。一般有三種情況:(1)輔助開關調整不當。(2)螺絲未擰緊,開口銷未打開。(3)密封圈放置不當。
2.運行維護不當及誤操作
運行維護不當,是造成運行事故的又一個重要原因。常見的有三方面:(1)油斷路器缺油。(2)絕緣不良。(3)機械維護不良。

發展趨勢

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2011年我國行業市場規模達到360億元,低壓斷路器的市場容量與電力事業的發展緊密相連。
2011年,全國新增發電裝機容量9041萬千瓦,連續6年超過9000萬千瓦。其中,新增水電1225萬千瓦、火電5886萬千瓦(其中,單機容量30萬千瓦及以上燃煤機組5202萬千瓦,分別占新投產燃煤機組和火電機組容量的95.3%和88.4%)、核電175萬千瓦、并網風電1585萬千瓦、并網太陽能發電169萬千瓦,并網太陽能發電進入大規模投產階段。年底全國發電裝機容量達到10.56億千瓦,其中水電2.31億千瓦(包括抽水蓄能1836萬千瓦),火電7.65億千瓦,核電1257萬千瓦,并網風電4505萬千瓦,太陽能發電214萬千瓦,全國電力供應能力進一步增強。
2011年底,全國水電、核電、并網風電、并網太陽能發電等非化石能源發電裝機容量達到2.9億千瓦,占全部發電裝機的比重達到27.5%,比上年提高0.9個百分點。全國發電裝機容量增速比發電量增速低2.5個百分點,而火電設備容量增速比火電發電量增速低6.2個百分點,說明火電裝機增長相對緩慢,火電等常規能源機組保障電力平衡的壓力加大。發電裝機向西部轉移的趨勢較為明顯,年底西部、東北、中部、東部地區裝機容量分別增長14.5%、7.8%、7.3%和6.4%,東部和中部裝機增速分別低于相應用電量增速3.2和4.8個百分點,在電網跨區資源配置能力不強的情況下,東部電力供需更加緊張。
2012-2016年,國家十二五期間新增裝機將超過5億千瓦,“‘十二五’末,我國水電年發電量將達到9000億千瓦時,折合標準煤3億噸,風電年發電量將達到1900億千瓦時,折標準煤6000萬噸。此外,太陽能(包括發電和熱水器等)總利用量也將折合5000萬噸標準煤。我國每年將新增發電量660億~770億千瓦時。
統計資料顯示,2011年我國低壓斷路器行業市場規模為400億元。未來幾年隨著我國新增發電量的不斷增長以及下游其他行業的快速發展,國內市場對低壓斷路器產品的需求仍將保持增長態勢,因此我國低壓斷路器行業市場規模也將快速增長,預計到2016年我國低壓斷路器行業市場規模將接近800億元。
國外各大知名公司從二十世紀末到二十一世紀初,陸續推出新型ACB和MCCB,并不斷完善和擴展,無論在主要技術性能、產品結構、新技術應用等方面都有重大突破和創新。其中以德國西門子最為突出,其可通信的低壓電器,已可組成十分龐大的工業制系統,電力配電監控系統和樓宇自動化系統;三菱公司開發的MDU系列斷路器,可直接實現電力能源監控網絡系統、設備監控網絡系統等。
低壓電器廣泛使用于國民經濟的各個行業,與全社會固定投資情況聯系密切。21實際初是我國低壓電器行業的快速發展期,我國低壓電器行業增長率保持在10%-15%。低壓電器行業的市場容量與電力、工業、房地產、電信行業的發展緊密相連,加上低壓電器的需求結構調整和國際市場的潛在需求,為低壓電器行業的未來發展提供了廣闊空間。
“十二五”期間,隨著智能電網建設的推進以及低壓電器生產技術的不斷發展,以智能化、模塊化、可通信為主要特征的新一代低壓電器將成為市場主流產品。第一代產品將于2010年退出市場,第二代產品將成為低端產品,第三代產品和部分第二代產品將成為中端產品。2011年至2015年,智能電網將在輸電、變電、配電、通信等七大方面進入全面建設階段,在智能電網建設方面的投資總額將接近2萬億元。2011年初,國務院決定實施新一輪農村電網改造升級工程。新一輪的農村電網改造工程將給低壓電器行業帶來重要的發展機遇期。從各項經濟政策和機構分析預測來看,未來幾年內電力系統基礎建設將繼續保持較大投資規模,因此低壓電器行業也將處于平穩發展階段,但國內、國際市場競爭趨于激烈。
隨著智能電網在國內外引起的研究熱點,低壓電器的“智能化”和“可通信”最終將向智能電網方向發展,形成智能電網的低壓用戶端產業。智能電網的目標是實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全,智能電網的低壓用戶端同樣具有可靠、安全、經濟、高效等特點,要打造智能電網離不開作為電網基礎的低壓配電系統與低壓電器元件的智能化和可通信,其起到控制與保護作用的核心器件包括萬能式斷路器、塑殼斷路器等,這些器件的智能化和可通信自然成了低壓電器產業發展的趨勢。
鑒于國際知名公司在我國擴張速度的加快,及對華策略的調整、新一輪資產重組和資源整合等,將對我國低壓電器行業的產業結構調整和未來發展產生不容低估的影響。隨著智能電網的興起,我國低壓斷路器公司生產的高檔、中高檔低壓電器將朝智能電網的方向靠攏,將逐步形成智能電網的低壓端產業,成為低壓電器產業新的增長點。


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