断路器基本知识:万能式断路器的主要特征

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   万能式断路器曾称为框架式断路器。这种断路器一般都有一个钢制的框架。所有的零部件均安装在框架内。主要零部件都是裸露的，没有外壳。其容量较大，并可装设多种功能的脱扣器和较多的辅助触头 ，由不同的脱扣器组合可以构成不同的保护特性，所以万能式断路器可以作为配电用断路器和电动机保护用断路器。
   配电用断路器的容量，用在交流电路时，一般为200--4000A；其保护特性有选择型和非选择型两类。选择型保护有瞬时动作和短延时动作两段保护特性的；也有瞬时动作、短延时动作和长延时动作三段保护特性的。它们一般应用在电源的总开关和支路近电源端开关。非选择型保护有限流型和一般型，且可以延时动作和瞬时动作。它们一般应用在近电源端和支路末端开关。配电用断路器用在直流电路时，其容量一般为600--6000A；并有快速型和一般型。对于快速型断路器可用来保护硅整流设备；对于一般型断路器可以用来保护一般直流设备。
   电动机保护用断路器一般用于交流60--600A可以直接起动或间接起动交流电动机。用于直接起动的可以保护笼型异步电动机。用于间接起动起动的可以保护笼型和绕线转子感应电动机。
   容量在600A及以下的万能式断路器一般用电磁操动机构传动；容量在1000A及以上者多用电动机机构传动。为了检修或传动机构出现故障时能分合断路器，断路器都备有操作手柄。
对于极限通断能力较高的断路器还采用储能式操动机构以提高通断速度。
   万能式断路器在我国配电行业中应用历史最久的，最常见的型号是DW10系列，其技术指标较低，已不能满足使用要求，现已趋淘汰。DW15系列断路器是我国更新换代的产品。性能较DW10系列有较大的提高。近年来由国外引进的万能式断路器有：由德国AEG公司引进的ME系列万能式断路器，由日本三菱电机公司以及由德国西门子公司引进的AE系列万能式断路器以及由德国西门子公司引进的3WE系列万能断路器等。这些引进产品在各项性能指标上均优于老产品，并且填补了某些空白。最近我国新开发的CB11（DW48）万能式断路器，将我国万能式断路器的产品提高到了一个新的水平。

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塑壳式断路器的主要特征
   塑壳式断路器曾称为装置式断路器。所有零部件均装于一塑料的外壳中。主要零部件一般均不裸露。机构较为简单，使用安全。这种类型的断路器容量较小，一般在600A及以下，近年来容量有逐渐增大的趋势。塑壳式断路器多为非选择型，常用于配电支路末端，用做电动机保护断路器或其它负载保护断路器，其操作方式多为手动，主要有扳动式和按键式两种。对于大容量断路器的操动机构采用储能式，而小容量断路器多采用非储能式。这类断路器可以装设电磁脱扣器 、热脱扣器，也可以增加欠电压（失压）脱扣器、分励脱扣器以及电动机操作机构等。塑壳式断路器也可制成限流型。常用的漏电保护断路器一般也采用塑壳式结构。
   塑壳式断路器常见的型号有DZ25系列和DZ10系列。近年来我国生产的DZ20系列断路器技术性能有较大提高。我国近期引进的国外塑壳式断路器有中法合资经营的天津梅兰日兰公司的C45N系列塑壳式断路器、由日本寺畸公司引进的TH系列塑壳式断路器、由德国西门子公司引进3VE系列塑壳断路器、由日本寺畸公司引进的TO、TG系列塑壳式断路器、由美国西屋电气公司引进的H系列塑壳式断路器等。这些断路器的引进对我国断路器的生产起到了一定的促进作用。

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限流式断路器的特点及类型
限流式断路器是指电路中出现短路故障，在短路电流尚未达到预期的短路电流峰值之前，以极短的分断时间将断路器动、静触头迅速分断的断路器。
限流式断路器依据其限流的原理分为多种类型。
1、由限流熔断器和一般断路器组成。
2、由自复熔断器和一般断路器组成，由于自复熔断器是利用金属钠在通过短路电流时，能迅速发热产生高阻、高压、高温等离子气体，此气体可以限制短路电流的增长，有极强的限流作用，因此可以大大增加小容量断路器的断路分断能力。
3、由限流线和一般断路器组成，限流线是一种铁基合金，它的电阻温度系数很大。当通过短路电流时，其电阻急剧增加，从而限制了短路电流上升的作用。
4、电动斥力式限流断路器，它是目前应用最为普遍的一种限流式断路器。不论是万能式断路器还是塑壳式断路器，都是利用短路电流通过触头回路时产生的电动力使触头快速斥开，从而达到限制短路电流上升的作用。
我国生产的限流式断路器有：DWX15系列，DW15C系列，DZX10系列和DZX19系列等。引进产品的C45N系列、3VE系列均具有限流功能。

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断路器的用途和分类
一、断路器的用途
断路器可以用来接通和分断正常的负载电流、电动机的工作电流和过载电流 ，也可以用来接通和分断短路电流。它在电路中可以起短路和过载保护作用，还可以起欠电压保护和远距离分断电路的作用 。近年来有些断路器还具有接地故障保护。
二、断路器的分类
根据断路器的使用类别可以分 ：为选择型和非选择型；
根据结构型式可以分为 ：万能式和塑壳式；
根据操作方式可以分为有关人力操作 、无关人力操作、有关动力操作、无关动力操作以及储能操作；
根据断路器的极数不同可以分为 ：单极、双极、三极和四极；
根据采用的灭弧介质可以分为 ：空气式和真空式；
根据断路器的安装方式可以分为固定式 、插入式和抽屉式。
但根据人们的使用习惯,多按结构形式分类,分为万能式和塑壳式两大类.

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万能框架式断路器的用途
  万能式断路器主要用于保护低压电气设备，使之免受过电流，欠电压，短路等不正常情况下的危害，正常条件下也可作为线路的不频繁操作之用。
  万能式断路器按使用类别，可分为非选择型与选择型两种，在GB14048.2－94《低压开关设备和控制设备低压断路器》中，称为A类和B类。A类为非选择型，即在短路情况下，断路器不是明确用作串联在负载侧的另一短路保护电器的选　择性保护，无人为短延时，因而断路器本身无额定短时耐受流的要求；B类为选择型，即在短路情况下，断路器明确用作串联在其负载侧的另一短路保护电器的选择性保护，即有人为的短延时（可调节） ，其延时时间最少不少于0.05s，最大可到0.4s，因而断路器本身有短时耐受电流的要求。
  DW15系列壳架等级额定电流为200－630A的断路器用于交流380V至1140V的配电网络中。在交流380V的电网中，还可用来保护电动机的过载，欠电压和短路。该规格为上进线方式，飞弧距离250mm。
  DW17系列用于交流380V－660V的配电和电机保护网络中及直流440V的电网中，上进线和下进线方式均可，飞弧距离板前为350mm。
NA1（DW45）系列除过电流，欠电压，短路保护外，还有单相接地故障保护，带有各种显示功能及智能型脱扣器功能等，适用于交流380V，660V配电网络中，为下进线接线方式，飞弧距离限制在断路器的外形尺寸内，实现零飞弧区。

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四极断路器的选用
对于下列情况，有必要选用四极断路器：
1、有双电源切换要求的系统必须选用四极断路器，以满足整个系统的维护、测试和检修时的隔离需要；
2、住宅每户单相总开关应选用带N极的二极开关（可用四极断路器）；
3、剩余电流动作保护器（漏电开关），必须保证所保护的回路中的一切带电导线断开，因此，对具有剩余电流动作保护要求的回路，均应选用带N极（如四极）的漏电断路器。
目前，国内市场供应的四极塑料外壳式断路器有六种型式：
1、断路器的N极不带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；
2、断路器的N极不带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开；
3、断路器N极带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；
4、断路器的N极带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开；
5、断路器的N极装设中性线断线保护器，N极与其他三个相线极一起合分电 路；
6、断路器的N极装设中性线断线保护器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开。
1和2型式适用于中性线电流不超过相线电流的25%的正常状态（变压器联结组标号为Yyno），其中2型适用于TN_C系统（PEN线不允许断开）；3和4型式适用于三相负载不平衡，且负载中有大量电子设备（谐波成份很大），导致N线的电流等于或大于相线电流，N线过载而无法借助三个相线的过电流脱扣器的动作来切断过载故障的情况；4型适合TN_C系统 ；5和6型式适合于在中性线断线时，切断三相及中线以保护单相设备避免损毁和间接触电事故的发生，6型适合于TN_C系统。

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电动机保护用断路器选用
电动机保护用断路器有两种不同的使用方式，一种是将断路器与其它开关电器（如刀开关，接触器等）串联后控制电动机，即断路器只作短路、过载或欠电压保护用，正常的操作则由其它电器 承担；另一种是指断路器不再串联其他开关电器即起保护作用，又作不频繁操作开关使用。对于后一类情况，需要考虑操作条件和寿命。
电动机保护用断路器一般按下列原则来选用：
1、长时间动作电流整定值应等于电动机的额定电流值。
2、用于保护笼型电动机的断路器，其瞬间整定电流应等于8～15倍电动机额定电流。至于取值大小则决定于电动机的型号、容量和起动条件。
3、用于保护绕线转子电动机的断路器，其瞬时整定电流应等于3～6倍电动机额定电流。同样，取值大小决定与电动机的型号、容量及起动条件。
4、6倍长延时电流整定值的可返回时间应大于或等于电动机实际起动时间。根据起动时负载的轻重，可选用1、2、5、8、15s中的某一值。

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配电用断路器的选用
配电用断路器系指专门用于低压电网进行分配电能的断路器，其中包括电源总开关和负载的支路开关。配电用断路器的选用除遵循一般原则外，应把限制故障范围和防止事故的扩大作为考虑的重点。
1、断路器的长延时动作电流整定值应小于或等于导线的安全载流量，如采用的是电线电缆配电时，可取电线电缆载流量的80%。
2、3倍长延时动作电流整定值的可返回时间应大于或等于线路中最大启动电流的电动机的起动时间。
3、短延时动作电流整定值应大于或等于1.1×（Ijx ＋1.35Ied)。式中：Ijx——线路计算负载电流；Ied——电动机额定电流。
4、瞬时电流整定值应大于或等于1.1×（ IjX＋K1KIedm)。式中：K1——电动机起动电流的冲击系数，一般取K1=1.72～2；K——电动机起动电流倍数；Iedm——最大的一台电动机的额定电流。
5、短延时的时间阶梯由配电系统的分段确定。一般时间阶梯为2～3级。级间的短延时时差为0.1～0.2s ，由短路器延时机构的动作精度而定，其返回时间应保证各级的选择性动作。短延时阶梯选定后，再按被保护对象的热稳定性加以校验。

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导线保护断路器的选用
照明、生活用导线保护断路器是指在生活建筑中用来保护配电系统的断路器，其选用原则是：
1、长延时动作电流整定值应小于或等于线路计算负载电流。
2、瞬时动作电流整定值应等于6∽20倍线路计算负载电流。

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断路器附件功能与选用
断路器的附件作为断路器功能的派生和补充，为断路器增加了控制手段和扩大了保护功能，使断路器的使用范围更广，保护功能更齐全，操作和安装方式更多。因此，目前断路器的附件已经成为断路器不可分割的一个重要部分。
 一、断路器附件的种类
分为机内附件和机外附件两类。
机内附件是安装在断路器内部的附属装置，包括分励脱扣器、欠电压脱扣器、辅助开关和报 警开关等四种。通常机内附件须开盖安装，但目前已有新型断路器其附件采用模块化结构，其安装和更换不需开盖，从而确保了断路器的可靠性，也给用户带来了方便；
机外附件则是安装在断路器外部的附属装置，包括辅助手柄、外部操作手柄、电操机构、手柄闭锁装置、 机械联锁装置、电气联锁装置、板后接线装置、插入式安装台和辅助接点装置等。
二、表示断路器状态的附件
辅助开关和报警开关都是用于显示断路器当前状态的机内附件。辅助开关和报警开关的区别在于：
辅助开关是在断路器分、合闸时改变状态，能显示出断路器的接通状态和断开状态，但无法区别断路器是否是故障脱扣，因此辅助开关主要用于断路器的分合状态的显示，通过断路器的分合对其他相关电器实施控制或联锁，例如向信号灯、继电器和逻辑电路等输出信号。而报警开关则是在断路器因故障而断开时改变状态，能显示断路器的故障脱扣状态，报警开关主要用于断路器因故障而断开时的状态显示，在断路器负载发生故障时及时向其他相关电器实施控制或联锁，例如向断路器外的报警装置、信号灯、继电器和逻辑电路等输出信号。总之无论是辅助开关，还是报警开关，只能检测断路器主触头的状态，而不能改变其状态。
三、实现断路器欠电压保护功能的附件
欠电压脱扣器是一种保护性附件，当电源电压下降到欠电压脱扣器额定电压的35%～70%时， 欠电压脱扣器能使断路器脱扣；当电源电压低于欠电压脱扣器额定电压的35%时，欠电压脱扣器能保证断路器不合闸；当电源电压高于欠电压脱扣器额定电压的85%时，欠电压脱扣器能保证断路器正常工作。因此，当受保护电路中电源电压发生一定的电压降时，能自动断开断路器切断电源，使该断路器以下的负载电器或电气设备免受欠电压的损坏。例如，电动 机负载、控制线路等。 欠电压脱扣器有多种额定工作电压和不同电源频率，可供不同场合、不同电源时选用。
用户必须在订购时加以说明。
四、实现断路器操作功能的附件
实现断路器操作功能的附件包括：分励脱扣器、电操机构、辅助手柄和外部操作手柄等。
（1）分励脱扣器是一种实现断路器的远距离分闸的附件，当分励脱扣器的外施电压为分励脱扣器额定控制电压的70%～110%时，就能可靠地分断断路器。通常分励脱扣器用于应急状态 下对断路器进行远距离分闸操作和作为漏电继电器等保护电器的执行元件。目前较多使用在配电柜开门断电保护电路中。分励脱扣器也有多种额定控制电压和不同电源频率，可供不同场合、不同电源时选用。
（2）电操机构也是一种远距离操作断路器的机外附件，既可用来实现断路器的远距离分闸操作，也能实现断路器的合闸操作。当断路器因故障而自由脱扣时，应先进行一次分闸操作使断路器再扣，然后便可进行合闸操作。如采用断路器的报警开关或辅助开关的动合触点，在断路器自由脱扣时(人为或过载等引起)，由报警开关或辅助开关立即将电操机构的分闸操作 电路自动接通，电操机构就会立即进行分闸操作，使断路器实现再扣，以确保远距离对断路 器进行“合”、“分”闸操作。电操机构有电动操作机构和电磁操作机构两种：电动操作机构由电动机驱动，一般适用于400A及以上大容量断路器的操作；电磁操作机构由电磁铁驱动，适用于100A、225A等小容 量断路器。
（3）辅助手柄是一种外部加长手柄，直接装于断路器的手柄上，一般用于600A及以上的大容 量断路器上，进行手动分合闸操作。
（4）外部操作手柄是一种具有将断路器的上下扳动操作转换成旋转操作功能的机外附件，有逆时针或顺时针方向合闸等多种形式，使断路器更适合用户的各种操作需要。外部操作手柄 有旋钮型外操手柄和枪型外操手柄等多种形式。旋钮型外操手柄直接安装在断路器上，其手 柄露在配电柜面板或抽屉外；枪型外操手柄的操作机构安装在断路器上，断路器安装在配电 柜底板上，而外操手柄的面板安装在配电柜门上。枪型外操手柄的手柄轴长度可调，生产厂备有多种长度尺寸可供选择。断路器无论是垂直安装、还是左、右侧横向安装，外部操作手柄均能按同一方向指示断路的分合状态。
五、实现断路器锁定功能和联锁功能的附件
实现断路器的锁定功能和联锁功能的附件包括：手柄闭锁装置、机械联锁装置和电气联锁装置等。
（1）手柄闭锁装置是一种能使断路器操作手柄可靠地处于打开或闭合位置(即分闸或合闸锁定 )，而在机械上并不影响断路器自由脱扣的保护装置。当断路器负载侧电路需要维修或不允 许通电时，可用手柄闭锁装置将断路器锁定在分闸状态，以防被人误将断路器合闸，从而保证维修人员安全或用电设备的可靠使用。同理，当断路器合闸通电时，利用合闸锁定也可防止非操作人员误将断路器断开，而引起停电事故。
（2）机械联锁装置也是一种保护装置，主要用于双电源供电电路中两台断路器不可同时通电 的场合。当A断路器和B断路器实现机械联锁后，若在A断路器合闸状态下需要B断路器送电， 这时必须先将A断路器分闸，然后才能使B断路器合闸送电。从而避免了双电源电路因误操作 而发生错相短路故障。
（3）电气联锁装置(也称自动电源切换装置)为自动实现切换的双电源保护装置，通常若A 断路器为常用电源断路器，则B断路器为备用电源断路器。当A断路器由于故障分闸时，B断路器就自动合闸，而无须人工操作，以确保负载正常供电。在一些不允许电源断电的重要场所都应选用电气联锁装置。
六、实现断路器多种安装接线方式的附件
断路器的安装接线方式除最常见的板前接线方式外，还有板后接线方式和插入式接线方式。
（1）板后接线方式采用板后接线装置。板后接线装置最大特点是可以在更换或维修断路器 及附图电路时，不必重新接线，只须将前级电源断开。由于该装置结构特殊，产品出厂时已 按设计要求配置了专用的安装板和安装螺钉及接线螺钉，需要特别注意的是由于大容量断路 器接触的可靠性将直接影响断路器的正常使用，因此安装时必须引起重视，严格按制造厂要求进行安装。
（2）插入式接线方式采用插入式安装台。插入式安装台主要特点是维修和更换断路器时不必 断开前级电源、不必重新接线，从而可以节省维修和更换时间。插入式断路器在安装时应检 查断路器的插头是否压紧，并应将断路器完全紧固，以减小接触电阻，提高可靠性。
七、其他
辅助接点装置是专门为带有机内附件的插入式接线方式配套的附属装置。辅助接点的静侧接点安装在插入式安装台上，并与配电系统连接；其动侧接点安装在断路器底侧，接点与断路器的机内附件相连，接线排列按一定规律。因此，在安装或更换断路器时，只需将断路器插入插入式安装台，辅助接点的动、静侧接点自动接通，这样就已完成了机内附件的接线工作，使用相当方便。