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斷路器的工作原理

一、斷路器的結構及工作原理:

1)結構

    低壓斷路器由操作機構、觸點、保護裝置(各種脫扣器)、滅弧系統等組成。

2)工作原理

低壓斷路器的主觸點是靠手動操作或電動合閘的。主觸點閉合后,自由脫扣機構將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯,欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯。當電路發生短路或嚴重過載時,過電流脫扣器的銜鐵吸合,使自由脫扣機構動作,主觸點斷開主電路。當電路過載時,熱脫扣器的熱元件發熱使雙金屬片上彎曲,推動自由脫扣機構動作。當電路欠電壓時,欠電壓脫扣器的銜鐵釋放。也使自由脫扣機構動作。分勵脫扣器則作為遠距離控制用,在正常工作時,其線圈是斷電的,在需要距離控制時,按下起動按鈕,使線圈通電,銜鐵帶動自由脫扣機構動作,使主觸點斷開。

二、斷路器主要品種有:

塑殼斷路器、漏電斷路器、小型斷路器、高分段小型斷路器、高分段小型漏電斷路器、小型漏電斷路器、智能型萬能式斷路器。

斷路器按其使用范圍分為高壓斷路器,和低壓斷路器,高低壓界線一般將3kV以上的成為高壓電器。

按操作方式分有:電動操作、儲能操作和手動操作。

按結構分有:萬能式和塑殼式。

按使用類別分有:選擇型和非選擇型。

按滅弧介質分有:油浸式、真空式和空氣式。

按動作速度分有:快速型和普通型。

按極數分有:單級、二級、三級和四級等。

按安裝方式分有:插入式、固定式和抽屜式等。

、脫扣器工作原理

1、電磁脫扣器 

  電磁脫扣器與被保護電路串聯。線路中通過正常電流時,電磁鐵產生的電磁力小于反作用力彈簧的拉力,銜鐵不能被電磁鐵吸動,斷路器正常運行。當線路中出現短路故障時,電流超過正常電流的若干倍,電磁鐵產生的電磁力大于反作用力彈簧的作用力,銜鐵被電磁鐵吸動通過傳動機構推動自由脫扣機構釋放主觸頭。主觸頭在分閘彈簧的作用下分開切斷電路起到短路保護作用。

2、熱脫扣器

熱脫扣器與被保護電路串聯。線路中通過正常電流時,發熱元件發熱使雙金屬片彎曲至一定程度(剛好接觸到傳動機構)并達到動態平衡狀態,雙金屬片將繼續彎曲,通過傳動機構推動自由脫扣機構釋放主觸頭,主觸頭在分閘彈簧的作用下分開,切斷電路起到過載保護的作用。 

3、失壓脫扣器 

  失壓脫扣器并聯在斷路器的電源測,可起到欠壓及零壓保護的作用。電源電壓正常時扳動操作手柄,斷路器的常開輔助觸頭閉合,電磁鐵得電,銜鐵被電磁鐵吸住,自由脫扣機構才能將主觸頭鎖定在合閘位置,斷路器投入運行。當電源側停電或電源電壓過低時,電磁鐵所產生的電磁力不足以克服反作用力彈簧的拉力,銜鐵被向上拉,通過傳動機構推動自由脫扣機構使斷路器掉閘,起到欠壓及零壓保護作用。當電源電壓為額定電壓的75%~105%時,失壓脫扣器保證吸合,使斷路器順利合閘;當電源電壓低于額定電壓的40%時,失壓脫扣器保證脫開使斷路器掉閘分斷。 

一般還可用串聯在失壓脫扣器電磁線圈回路中的常閉按鈕做分閘操作。 

4、分勵脫扣器 

  分勵脫扣器用于遠距離操作低壓斷路器分閘控制。它的電磁線圈并聯在低壓斷路器的電源側。需要進行分閘操作時,按動常開按鈕使分勵脫扣器的電磁鐵得電吸動銜鐵,通過傳動機構推動自由脫扣機構,使低壓斷路器掉閘。 

在一臺低壓斷路器上同時裝有兩種或兩種以上脫扣器時,則稱這臺低壓斷路器裝有復式脫扣器。

5、智能脫扣器工作原理:

  1)有源脫扣器

   所謂有源智能脫扣器就是脫扣器另外增加一路工作用DC24V電源,當斷路器無負荷時脫扣器工作電源由外接電源供電,當隨著斷路器負荷的增加(一般大于額定電源的30℅,)時外接電源退出工作、此時脫扣器工作電源由斷路器內部電流互感器經過電子電路穩壓、調整、取樣、放大形成穩定的直流電供應,同樣如果負荷降低時斷路器自身電源不足已維持二極管導通時,此時外接電源二極管導通向脫扣器供應工作電源。如:CW1、GSW1等斷路器。

  2)無源脫扣器

  所謂無源智能脫扣器就是脫扣器工作電源完全由斷路器自身電流互器供應在斷路無負荷或小負荷(低于100A(根據斷路器容量不同脫扣器工作電源要求電流不同)脫扣器不工作,只有斷路器負荷達到一定值時智能脫扣器方能正常工作。如:ABB 121/P脫扣器。

 

、萬能式斷路器的運行維護

(1)運行中檢查:

?負荷電流是否符合斷路器的額定值;

?過載的整定值與負載電流是否配合;

?連接線的接觸處有無過熱現象;

?滅弧柵有無破損和松動現象;

?滅弧柵內是否有因觸點接觸不良而發生放電響聲;

?輔助觸點有無燒蝕現象;

?信號指示與電路分、合狀態是否相符;

?失壓脫扣線圈有無過熱現象和異常聲音;

?磁鐵上的短路環絕緣連桿有無損傷現象;

?傳動機構中連桿部位開口銷子和彈簧是否完好;

?電動機和電磁鐵合閘機構是否處于正常狀態。

(2)使用維護事項:

?在使用前應將電磁鐵工作極面的銹油抹凈;

?機構的摩擦部分應定期涂以潤滑油;

?斷路器在分斷短路電流后,應檢查觸點(必須將電源斷開),并將斷路器上的煙痕抹凈,在檢查觸點時應注意:

?如果在觸點接觸面上有小的金屬粒時,應用銼刀將其清除并保持觸點原有形狀不變;

?如果觸點的厚度小于1mm(銀鎢合金的厚度),必須更換和進行調整,并保持壓力符合要求;

?清理滅弧室兩壁煙痕,如滅弧片燒壞嚴重,應予更換,甚至更換整個滅弧室。

?在觸點檢查及調整完畢后,應對斷路器的其他部分進行檢查:

?檢查傳動機構動作的靈活性;

?檢查斷路器的自由脫扣裝置(傳動機構與觸點之間的聯系裝置),當自由脫扣機構扣上時,傳動機構應帶動觸點系統一起動作,使觸點閉合。當脫扣后,使傳動機構與觸點系統解脫聯系。

?檢查各種脫扣器裝置,如過流脫扣器、欠壓脫扣器、分勵脫扣器等。

2、塑殼式斷路器的運行維護

(1)運行中檢查:

?檢查負荷電流是否符合斷路器的額定值;

?信號指示與電路分、合狀態是否相符;

?過載熱元件的容量與過負荷額定值是否相符;

?連接線的接觸處有無過熱現象;

?操作手柄和絕緣外殼有無破損現象;

?內部有無放電響聲;

?電動合閘機構潤滑是否良好,機件有無破損情況。

(2)使用維護事項:

?斷開斷路器時,必須將手柄拉向“分”字處,閉合時將手柄推向“合”字處。若將自動脫扣的斷路器重新閉合,應先將手柄拉向“分”字處,使斷路器再脫扣,然后將手柄推向“合"字處,即斷路器閉合;

?裝在斷路器中的電磁脫扣器,用于調整牽引桿與雙金屬片間距離的調節螺釘不得任意調整,以免影響脫扣器動作而發生事故;

?當斷路器電磁脫扣器的整定電流與使用場所設備電流不相符時,應檢驗設備,重新調整后,斷路器才能投入使用;

斷路器在正常情況下應定期維護,轉動部分不靈活,可適當加滴潤滑油;

?斷路器斷開短路電流后,應立即進行以下檢查:

?上下觸點是否良好,螺釘、螺母是否擰緊,絕緣部分是否清潔,發現有金屬粒子殘渣時應予清除干凈;

?滅弧室的柵片間是否短路,若被金屬粒子短路,應用銼刀將其清除,以免再次遇到短路時,影響斷路器可靠分斷;

?電磁脫扣器的銜鐵,是否可靠地支撐在鐵芯上,若銜鐵滑出支點,應重新放入,并檢查是否靈活;

?當開關螺釘松動,造成分合不靈活,應打開進行檢查維護。

、斷路器的故障判斷與維修

〈一〉萬能式斷路器跳閘,重新合閘失敗

首先確定斷路器是否為非事故跳閘非事故跳閘系指未發生短路和過載故障而跳閘。斷路器不能合閘的原因較多,首先要確定是線路短路和過載原因引起的跳閘,還是斷路器自身或控制回路有故障。以下用方框圖來說明查找和確定是線路故障還是斷路器故障的步驟和方法

在確定是斷路器故障后,抽出斷路器(指抽屜式斷路器)檢查。

(1)因欠壓脫扣器失電而使斷路器不能合閘電壓過低或欠壓脫扣器線圈失電故障,都會使斷路器跳閘而導致不能重新合閘。

以下四種情況會引起欠壓脫扣器線圈失電。①保護回路熔斷器熔斷,造成回路不通,欠壓脫扣器的脫扣線圈失電;; ②閉合按鈕、繼電器接點、斷路器輔助觸頭等接觸不良,元件損壞,均可能導致回路不通,脫扣線圈失電;③回路中的連接導線斷線、壓接螺絲松動松脫,也會導致回路不通,脫扣線圈失電;④由于欠壓脫扣器的線圈長期處于通電工作狀態,環境污染和銜鐵吸合不靈活或鐵芯和銜鐵之間空氣隙過大,都容易使電流過大而導致脫扣線圈發熱而燒毀,失去脫扣線圈的功能。

(2)機械系統故障,造成斷路器不能合閘; 斷路器操作機構經多次跳閘和合閘后,機構嚴重磨損,可能會出現以下故障。;①電動機傳動機構磨損,如ME開關的蝸輪、蝸桿受損,就不能驅動斷路器的操作機構再扣、合閘。蝸輪、蝸桿更換較復雜。②自由脫扣機構磨損,使斷路器再扣困難,脫扣容易,有時勉強扣住,一遇振動,則自行脫扣;有時再扣后,一合閘就滑扣。這時應旋轉調節螺釘,調整脫扣半軸與跳扣的相對位置,使其接觸面積在2.5mm左右,必要時更換相應的零部件。 ③操作機構儲能彈簧故障。操作機構的開斷儲能彈簧在多次拉伸后松弛或失去彈性,閉合力變小,合閘時,斷路器的四連桿機構無法推到死點位置,機構不能自保持在合閘位置,因此,斷路器也不能正常閉合。必須更換儲能彈簧。 ④操作機構不靈活,有卡滯現象。由于該類斷路器不是全封閉式,若不慎將螺絲、螺母等異物遺落在操作機構中,使斷路器操作有卡滯現象,會影響合閘;另外,轉動和滑動部分缺少潤滑油脂,操作機構的開斷儲能彈簧稍有變形,斷路器也會合不上閘。因此有上述故障時,除檢查操作機構中有無異物外,還要對轉動和滑動部位注入潤滑油脂。

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