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断路器

2018-07-20 14:23:09    
两极(2P)10A微型断路器

断路器英语:Circuit Breaker,简称CB),广泛使用于工业生产和日常生活中,主要功能是合上和断开回路(ON/OFF POWER)。其中,在大陆常称应用于低压回路中的断路器为空气开关,而香港称为水汽掣漏电断路器,又称为遮断器;在大陆,应用于高压回路的断路器也经常简称为开关。断路器会在短路和严重超载的情况下切断电路,从而有效的保护回路中的电器。

高压用断路器,最常见为气体断路器真空断路器,在大陆,35kV及以下电力系统中,多采用真空断路器;35kV以上电力系统则多采用气体断路器(SF6断路器)。

低压用断路器,最常见为无熔丝开关,较大型容量之低压断路器最常见的是空气断路器Air Circuit Breaker,缩写ACB)。

目录

  • 1 结构
  • 2 种类
    • 2.1 低压用
    • 2.2 高压、特别高压用
  • 3 油断路器
  • 4 磁吹型断路器
  • 5 真空型断路器
  • 6 少油量型断路器
  • 7 空气断路器
    • 7.1 热动式
    • 7.2 热动电磁式
    • 7.3 完全电磁式
  • 8 气体断路器
  • 9 低电压热动电磁断路器
  • 10 高压电断路器
  • 11 相关规格
  • 12 相关条目
  • 13 外部链接

结构

图中为断路器内部,图中1-8分别为:
  1. 操作手柄
  2. 线螺管机械机构
  3. 主触头(当接触时允许电流通过并且在当移开时能断脱电流)
  4. 接点(连接负载)
  5. 双金属片
  6. 调整螺丝(允许制造商能准确的调整触发电流大小的装置并且装配出厂)
  7. 电磁螺线管
  8. 灭弧罩装置

当用手向上扳起把手,会执行启动电流(circuit-close),当电路过载或短路时即自动跳脱,将事故原因排除之后,重新下扳再往上扳,否则无法达成再次闭路动作。

与普通电源开关不同点为增设弹簧与消弧装置。弹簧作用为于启断(OPEN)或闭合(CLOSE)之操作过程中,预储弹簧力量至临界点后,瞬间弹离而快速接通或跳开接点,故其操作速度不受手操作速度之影响。消弧装置为消除操作上内部接点所产生之火花之消弧室,任何接点打开负载电流均会产生电弧(即火花)。因电弧本身是极高温之空气柱游离所变成的导电体,它是应用安培右手定则,在消弧室之铁片间构成一强磁场,再利用佛来明右手定则,将电弧之空气导体快速推弯而拉长电弧,使火花更快速地熄灭。

若负载为电动机,正常启动会有突起高额电流,因此应选用1.5倍~2倍额定电流之断路器。

种类

低压用

  • 微型断路器(Miniature circuit breaker, MCB):安装在配电箱,额定电流最大125A,是家用/商用断路器的主力。
  • 塑壳断路器(Molded-case circuit breaker, MCCB):一种低压过电流保护之断路器,额定电流最大1600A。为达至三相平衡,大功率(电流)设备只有三相,没有单相。
  • 漏电断路器
  • 全电子式断路器(ECB)[来源请求]
  • 空气断路器(ACB),又称框架断路器,一般安装在客户端的掣柜,用作总开关,连接电力公司的变压器。

高压、特别高压用

  • 空气断路器(ACB)
  • 油断路器(OCB)
  • 磁吹断路器(MBB)
  • 气体断路器(GCB)
  • 真空断路器(VCB)

油断路器

以密封的绝缘油作为开断故障的灭弧介质的一种开关设备,有多油断路器和少油断路器两种形式;它较早应用于电力系统中,技术已经十分成熟,价格比较便宜,广泛应用于各个电压等级的电网中,油断路器用来切断和接通电源,并在短路时能迅速可靠地切断电流的一种高压开关设备。

磁吹型断路器

利用磁场的作用使电弧熄灭的一种断路器。磁场通常由分断电流本身产生,电弧被磁场吹入灭弧片狭缝内,并使之拉长、冷却,直至最终熄灭。磁吹断路器的触头在空气中闭合和断开。

真空型断路器

“真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名;其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点,在配电网中应用较为普及。 真空断路器是3~10kV,50Hz三相交流系统中的户内配电装置,可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用,特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所,断路器可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。

少油量型断路器

少油量型断路器由于可耐受启断次数较少,相对所需维修频度较高,目前皆已停产。

空气断路器

利用预先贮存的压缩空气来当消除电弧介质。压缩空气不仅作为消除电弧和绝缘介质,而且还作为传动的动力。

由于新鲜的压缩空气流除了可 以带走弧隙中热量,降低弧隙温度,还能直接带走弧隙中的游离带电质点,补充新鲜气体介质,使去游离大大加强,弧隙介质强度迅速恢复,所以,空气断路器断流容量大,灭弧时间短,而且快速自动重合闸时断流容量不降低。

但是空气断路器也有金属消耗量大,需要装设压缩空气系统等辅助设备和价格较贵等缺点。通常用于110kV及以上的大容量电力系统中。

目前生产的空气断路器多采用常充气式,即无论在合闸或分闸状态,消弧室内部都充满压缩空气,保证了接触头间必要的绝缘强度。这种型式结构简单,空气压力利用好,气耗量少。

热动式

热跳脱式一般是运用用双金属片的原理。内有两片金属铜片,当电流超过额定值时,两片金属片会因受热而弯曲,进而跳脱接点而断路已达到保护的目的。

热动电磁式

使用双金属片遇热弯曲的特性,做过载保护,原理同热动式;另以电磁场吸持的方式做短路保护,如图当线路短路时,因线路瞬时产生大电流,磁场大可迅速吸引可动铁心,以触动跳脱元件,将负载电流切断,达到短路保护的目的。

完全电磁式

是以电生磁动的方式同时做过载及短路保护。在过载时,电流线圈产生的磁场尚不足以吸持可动铁片。但却能够克服油管内的弹簧及油的阻尼作用,缓慢吸引油管内的可动铁心,使可动铁心渐渐往电流线圈的中心移动,造成磁路磁阻减少,磁场逐渐加强,直至有足够磁力吸引可动铁片,触动跳脱元件,启断负载电流。至于短路时,因短路电流极大,线圈磁场大。因此不用等油管内的可动铁心移入中心位置,即具有足够的磁力直接吸引可动铁片,触动跳脱元件,启断负载电流。

气体断路器

气体断路器是以六氟化硫(SF6)为绝缘介质。由于气体断路器比油断路器体积小,因此成为当代特高压输电系统主要使用之断路器型式。

低电压热动电磁断路器

高压电断路器

115kV六氟化硫(SF6)三相断路器,额定值为1200A

相关规格

  • 额定电压:如AC 345kV、161kV、69kV

以下四种选用断路器的数据在每个断路器上都会标示在其断路器上,若是有标示不全者,那此断路器就为不合法规所规定。

  • 极数:以P表示,如三极为3P或TP(triple pole)
单相:SP, SPN, DP
三相:TP, TPN, FP
  • 额定电流(rated current,以AT表示):能可承载并使机构跳脱之电流容量
  • 框架容量(frame current,以AF表示):此开关的框架容量,表示本开关能承受的电流
  • 额定启断容量(Interrupt Current):以kA表示,表示当发生故障,可安全地切断短路电流容量,且不伤及本体的瞬间最大承受电流容量。

相关条目

  • 保险丝
  • 全电子式断路器(英语:Electronic Circuit Breaker,简称ECB)
  • 熔断机制

外部链接

  • How Circuit Breakers Work.
  • L. W. Brittian: Electrical Circuit Breakers
  • http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/bregnd.
  • coordination between circuit breakers
  • Electrical Installation

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