1. 断路器的选用
(1) 断路器的选用原则:
①断路器的额定工作电流≥负载工作电流。
②断路器脱扣器的额定电流≥负载工作电流。
③断路器的额定电压≥电源和负载的额定电压。
④断路器极限通断能力≥电路最大短路电流。
⑤线路未端单相对地电流/断路器瞬时脱扣整定电流≥1.25。
⑥断路器欠电压脱扣额定电压=线路额外负担整定电压。
(2) 不同负载断路器的选用: 断路器最常见的负载有配电线路、电动机和家用与类似家用 (照明、家用电器等) 三大类。以此相对应的便有配电保护型、电动机保护型和家用及类似家用保护型的断路器。这三类断路器的保护性质和保护特性是不相同的。
①对配电型断路器而言,它有A类和B类之分: A类为非选择型,B类为选择型。所谓选择型是指断路器具有过载长延时、短路短延时和短路瞬时的三段保护特性。万能式(又称框架式) 断路器中的DW15系列、DW17(ME) 系列、AH系列和DW45、DW450、DW500系列中大部分是B型,而塑料外壳式断路器DZ5、DZ15、DZ20、TO、TG、CM1等系列和万能式断路器DW15、DW16的某些规格因仅有过载长延时、短路瞬时的二段保护,属于非选择型的A类断路器。配电 (线路) 用的过电流保护断路器,其保护特性见表1-35。
②对于直接保护电动机的电动机保护型断路器,它只要有过载长延时和短路瞬时的二段保护性能就够了,也就是说它可选择A类断路器 (包括塑壳式和万能式),DZ5、DZ15、TO、TG、GM1、TM30、HSM1及DW16等系列除有配电保护的性能外,其400A及以下规格均有保护电动机的功能。电动机保护用的过电流保护断路器,其保护特性见表1-36。对于三极过载脱扣器,在周围空气温度40℃下,从冷态开始三极通以1倍整定电流,在2h内应不脱扣。紧接着当两极的电流增加到1.25倍整定电流,且第三极不通电时,应在2h内脱扣。三极过载脱扣器仅两极通电时的断开特性见表1-37。
表1-35 配电用断路器反时限断开特性
| 试验电流名称 |
整定电流 倍 数 | 约定时间 |
起始 状态 | 附注 | ||
| In≤63A |
63A|
In>225A | | ||||
| 约定不脱扣电流 | 1.05 | ≥1h | ≥2h | 冷态 | ||
| 约定脱扣电流 | 1.30 | <1h | <2h | 热态 | ||
| 返回特性电流 | 3.0 | 可返回时间 | 冷态 |
适用热 脱扣器 | ||
| 5s | 8s | 12s | ||||
注:①返回特性试验,只在型式试验时进行。
②热态是指在通以约定不脱扣电流到规定时间的状态。
③配电保护型的瞬动整定电流为10In (误差为±20%),In为400A及以上规 格,可以在5In和10In中任选一种 (由用户提出,制造厂整定)。
表1-36 保护电动机用断路器反时限断开特性
| 试验电流名称 |
整定电流 倍 数 | 约定时间 | 起始状态 | |
| In≤100A |
100A | |||
| 约定不脱扣电流 | 1.0 | ≥2h | 冷态 | |
| 约定脱扣电流 | 1.2 | ≤2h | 热态 | |
| 1.5 | ≤2min | ≤4min | 热态 | |
| 7.2 |
2s|
4s |
热态 | | |
注: 电动机保护型的瞬动整定电流为12In,一般设计时In可以等于电动机的额定 电流。
表1-37 三极过载脱扣器仅两极通电时的断开特性
| 试验电流名称 | 整定电流倍数 | 约定时间 | 起始状态 |
| 约定不脱扣电流 | 三极通电1.0 | ≥2h | 冷态 |
| 约定脱扣电流 | 两极通电1.25 | <2h | 热态 |
③家用和类似场所的过电流保护断路器 (也称小型断路器或微型断路器),是A类断路器,其典型产品有C45N、PX200C、DZ47、C65等。家用和类似场所用过电流保护断路器脱扣型式有B、C、D三种,B型脱扣电流的脱扣范围在3In～5In内,C型脱扣电流的脱扣范围在5In～10In内,D型脱扣电流的脱扣范围在10In～50In内。用户可根据保护对象的需要,任选它们中的一种。家用和类似场所用过电流保护断路器的过载脱扣特性见表1-38。
表1-38 家用和类似场所用断路器的过载脱扣特性
| 试验 | 型式 | 试验电流 | 起始状态 | 脱扣或不脱扣时间极限 | 预期结果 | 附注 |
| A | B、C、D | 1.13In | 冷态 |
T≥1h(In≤63 A) T≥2h(In>63A) | 不脱扣 | |
| B | B、C、D | 1.45In |
紧接着 A项试验 |
T<1h(In≤63 A) T<2h(In>63 A) | 脱扣 |
电流在5s 内 稳定地上升 |
| C | B、C、D | 2. 55In | 冷态 |
1s | 脱扣 | |
| D | B、C、D |
3In 5In 10In | 冷态 | T≥0.1s | 不脱扣 |
闭合辅助开关 接通电源 |
| E | B、C、D |
5In 10In 20In | 冷态 | T<0.1s | 脱扣 |
闭合辅助开关 接通电源 |
注: “冷态” 指试验前没带负载,而且是在基准的校正温度下进行。
2. 断路器附件的选用
(1) 断路器附件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、插入式安装和辅助接点装置等。
(2) 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。
(3) 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产生一定的电压降时,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。
(4) 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,可供在不同场合、不同电源时选用。
②电操机构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脱扣,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; 枪形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。枪形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器的分合状态。
(5) 实现断路器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。
3. 漏电断路器(也称剩余动作电流保护器) 的选用
(1) 剩余动作电流保护器保护方式有:
①采用TT系统方式运行的,应装设剩余电流总保护和剩余电流末级保护。对于供电范围较大或有重要用户的农村低压电网可增设剩余电流中级保护。
②剩余电流总保护方式有: 安装在电源中性点接地线上; 安装在电源进线回路上; 安装在各条配电出线回路上。
③剩余电流中级保护可根据网络分布情况装设在分支配电箱的电源线 上。
④剩余电流末级保护可装在接户或动力配电箱内,也可装在用户室内的进户线上。
⑤TT系统中的移动式电器、携带式电器、临时用电设备、手持电动器具,应装设剩余电流末级保护 (Ⅱ类和Ⅲ类电器除外)。
⑥剩余电流动作保护器动作后应自动开断电源,对开断电源会造成事故或重大经济损失的用户,其装置方式按GB13955规定执行。
(2) 剩余电流保护装置:
①剩余电流总保护、剩余电流中级保护及三相动力电源的剩余电流末级保护,宜采用具有漏电保护、短路保护或过负荷保护功能的剩余电流断路器,当采用组合式保护器时,宜采用带分励脱扣的低压断路器。
②单相剩余电流末级保护,应选用剩余电流保护和短路保护为主的剩余电流断路器。
③剩余电流断路器、组合式剩余电流动作保护器的电源控制开关,其通断能力应能可靠地开断安装处可能发生的最大短路电流。
④组合式剩余电流动作保护器的零序电流互感器为穿心式时,其穿越的主回路导线宜并拢,并注意防止在正常工作条件下不平衡磁通引起的误动作。
⑤组合式剩余电流动作保护器外接控制回路的电线,应采用单股铜芯绝缘电线,截面不应小于1.5mm2。
⑥单独安装的剩余电流断路器或组合式保护器的剩余电流断电器,宜安装在配电盘的正面便于操作的位置。
(3) 额定剩余动作电流的选择: 剩余电流总保护在躲过低压电网正常剩余电流情况下,额定剩余动作电流应尽量选小,以兼顾人身间接接触触电保护和设备的安全。剩余电流总保护的额定剩余动作电流宜为固定分档可调,低压电网总保护、二级保护和三级保护时的额定剩余动作电流由表1-39来确定。
表1-39 额定剩余动作电流在各种保护场所的选择
| 总保护额定剩余动作电流 | 二级保护额定剩余动作电流 | 三级保护额定剩余动作电流 | ||||
|
非阴雨 季节 | 阴雨季节 | 总保护 | 100～200mA | 总保护 | 200～300 mA | |
|
较小的 电网 | 50mA | 200mA | 末级保护 | ≤30mA | 中级保护 | 60～100 mA |
|
较大的 电网 | 100mA | 300mA |
注:家用电器、固定 安装电器、移动式电器、 携带式电器及临时用电设 备为30mA;手持式电动 器具为10mA;特别潮湿 的场所为6mA | 末级保护 | ≤30mA | |
|
注:总保护额定剩余动作电 流最大可以做到1A,如果线 路较长,可选用较大的额定 剩余动作电流 |
注:家用电器、固定安装 电器、移动式电器、携带 式电器及临时用电设备为 30mA;手持式电动器具 为10mA;特别潮湿的场 所为6mA | |||||
(4) 剩余电流动作保护器分断时间:
①快速动作型保护器,其最大分断时间应符合表1-40的规定。
表1-40 快速动作型保护器分断时间
| 额定剩余动作电流I△n/A | 额定电流In/A | 最大分断时间/s | ||
| I△n | 2I△n | 5I△n | ||
| ≥0.03 | 任何值 | 0.2 | 0.1 | 0.04 |
| 只适用不小于40 | 0.2 | — | 0.15 | |
②低压电网选用时,为确保保护器动作的选择性,总保护和中级保护必须选用延时型剩余电流动作保护器,其相互间的配合应符合表1-41的规定。
表1-41 最大分断时间确定
| 三级保护 | 总保护 | 中级保护 | 末级保护 |
| 额定剩余动作电流/mA | 200～300 | 60～100 | ≤30 |
| 最大分断时间/s | 0.5 | 0.3 | ≤0.2 |
4. 断路器的安装
(1) 断路器的安装,应符合产品说明书的规定; 当产品说明书无明确规定时,宜垂直安装,其倾斜度不应大于5°。
(2) 断路器与熔断器配合使用时,熔断器应安装在电源侧。
(3) 断路器操作机构的安装,应符合下列要求:
①操作手柄或传动杠杆的开、合位置应正确; 操作力不应大于产品的规定值。
②电动操作机构接线应正确; 在合闸过程中,开关不应跳跃; 开关合闸后,限制电动机或电磁铁通电时间的联锁装置应及时动作; 电动机或电磁铁通电时间不应超过产品的规定值。
③开关辅助接点动作应正确可靠,接触应良好。
④抽屉式断路器的工作、试验、隔离三个位置的定位应明显,并应符合产品说明书的规定。
⑤抽屉式断路器空载时进行抽、拉数次应无卡阻,机械联锁应可靠。
(4) 断路器的接线,应符合下列要求:
①裸露在箱体外部且易触及的导线端子,应加绝缘保护。
②有半导体脱扣装置的断路器,其接线应符合相序要求,脱扣装置的动作应可靠。安装前先检查断路器的规格是否符合要求。
③推荐连接导线的截面积与断路器的额定电流相适应 (见表1-42和表1-43),以保护断路器正常工作。
表1-42 额定电流为400 A以及下的连接铜导线
| 额定电流值/A | 导线截面积/mm2 | 额定电流值/A | 导线截面积/mm2 |
| 0～8 | 1.0 | 85～115 | 35 |
| 8～12 | 1.5 | 115～150 | 50 |
| 12～20 | 2.5 | 150～175 | 70 |
| 20～25 | 4.0 | 175～225 | 95 |
| 25～32 | 6.0 | 225～250 | 120 |
| 32～50 | 10 | 250～275 | 150 |
| 50～65 | 16 | 275～350 | 185 |
| 63～85 | 25 | 350～400 | 240 |
注:截面积在35mm2及以下的导线长度为1m,截面积大于35mm2的导线长度为2m。
表1-43 额定电流值大于400 A的连接铜导线
| 额定电流值/A | 铜导线或绝缘铜线 | 外接铜排规格 | |||
| 每极根数 | 导线截面积/mm2 | 每极根数 | 尺寸mm×mm | 截面积/mm2 | |
| 400～500 | 2 | 150 | 2 | 30×5 | 300 |
| 500～630 | 2 | 185 | 2 | 40×5 | 400 |
| 630～800 | 2 | 240 | 2 | 50×5 | 500 |
| 800～1 000 | — | — | 2 | 60×5 | 600 |
| 1 000～1 250 | 2 | 80×5 | 800 | ||
| 1 250～1 600 | 2 | 100×5 | 1 000 | ||
| 1 600～2 000 | 3 | 100×5 | 1 500 | ||
| 2 000～2 500 | 4 | 100×5 | 2 000 | ||
| 2 500～3 150 | 3 | 100×10 | 3 000 | ||
| 3 150～3 500 | 3 | 120×10 | 3 600 | ||
| 3 500～4 000 | 4 | 120×10 | 4 800 | ||
| 4 000～5 000 | 5 | 120×10 | 6 000 | ||
| 5 000～6 300 | 6 | 120×10 | 7 200 | ||
注: ①铜排采用其长边处于垂直的位置的布置。如果制造厂同意,铜排可采用置 其长边呈水平位置的布置。
②在采用四根铜排时,应分成二组,一组二根,每组中心间的距离不大于 100 mm。
③额定电流值800A及以下导线或铜排的任一种都可以采用。
5. 断路器的使用和维护
(1)断路器使用过程中应进行以下检查:
①负荷电流是否符合断路器的额定值,过载的整定值与负载电流是否配合。
②连接线的接触处有无过热现象。
③灭弧栅有无破损和松动现象,灭弧栅内是否有因触点接触不良而发生放电响声。
④辅助触点有无烧蚀现象,失压脱扣线圈有无过热现象和异常声音。
⑤信号指示与电路分、合状态是否相符。
⑥磁铁上的短路环绝缘连杆有无损伤现象。
⑦传动机构中连杆部位开口销子和弹簧是否完好。
⑧电动机和电磁铁合闸机构是否处于正常状态。
⑨端子连接和固定螺钉是否已坚固无松动。
⑩操作手柄和绝缘外壳有无破损现象。
(2)断路器使用过程中应进行以下维护:
①开断路器时,必须将手柄拉向“分”或“OFF”字处,闭合时将手柄推向 “合”或“ON”字处。若将自动脱扣的断路器重新闭合,应先将手柄拉向“分”或“OFF”字处,使断路器再脱扣,然后将手柄推向 “合” 或“ON”字处,即断路器闭合。
②装在断路器中的电磁脱扣器,用于调整牵引杆与双金属片间距离的调节螺钉不得任意调整,以免影响脱扣器动作而发生事故。
③当断路器电磁脱扣器的整定电流与使用场所设备电流不相符时,应检验设备,重新调整后,断路器才能投入使用。
④断路器在正常情况下应定期维护,转动部分不灵活,可适当加滴润滑油。
⑤断路器断开短路电流后,应立即进行以下检查。
a.上下触点是否良好,螺钉、螺母是否拧紧,绝缘部分是否清洁,发现有金属粒子残渣时应清除干净。
b.如果触点的厚度小于1mm (银钨合金的厚度),必须更换和进行调整,并保持压力。
c. 灭弧室的栅片间是否短路,若被金属粒子短路,应用锉刀将其清除,以免再次遇到短路时,影响断路器可靠分断。
d. 电磁脱扣器的衔铁,是否可靠地支撑在铁芯上,若衔铁滑出支点,应重新放入,并检查是否灵活。
e. 当开关螺钉松动,造成分合不灵活,应打开进行检查维护。
⑥过载脱扣整定电流值可进行调节,热脱扣器出厂整定后不可改动。
⑦断路器因过载脱扣后,经1～3min的冷却,可重新闭合合闸按钮继续工作。
⑧因选配不当,采用了过低额定电流热脱扣器的断路器所引起的经常脱扣,应更换额定电流较大的热脱扣器的断路器,切不可将热脱扣器同步螺钉旋松。断路器热脱扣在超过规定的额定值下使用时,将因温升过高而使断路器损坏。