目录

  1. 什么是断路器?
  2. 断路器设计和组件
  3. 弧淬火介质
  4. 断路器操作机制
  5. 额定电压
  6. 故障断路器
  7. 微型断路器
  8. 安装断路器的方法

什么是断路器?

断路器是一种自动操作的安全开关,通过测量流经电路的热量或电流进行操作。如果超过预设限制,他们会“跳闸”,并尽快切断电力供应。与保险丝不同,一旦故障得到纠正,它们就不需要更换,只需重置即可。

需要断路器

断路器是任何电气系统的一个绝对必要的部分。配合适当的接地使用,可防止触电。断路器还可以保护电器、线路和财产免受火灾危险和其他由异常电流、短路、过载和热积聚造成的损害。

断路器设计和组件

断路器

几乎所有断路器都有五个基本部件:

  1. 外壳:

    这是吞噬其他部分的外壳。基于额定电流和电压,它们进一步分为三种类型:

    塑壳:通常用于低压断路器

    绝缘外壳:用于额定中压、中安的断路器

    金属包层:一般用于中额定断路器的高端

  2. 电触点:

    断路器中有两个触点 - 固定触点和浮动触点(由断路器控制)。当断路器跳闸时,浮动触点远离固定触点,并断开电力供应连接到电路中。

  3. 电弧灭火机理:

    当触点断开时,电流可以穿过最后接触部分之间的间隙。这就产生了可以达到很高温度的电弧。为了防止损坏和防止电弧重新产生,断路器使用电弧淬火机制来阻止这些电弧。

  4. 主要运行机制:

    断路器可以使用多种方法断开电源。这些可包括弹簧加载开关、电磁阀、液压和气动开关。

  5. 旅行元素:

    流过电路的电流会产生热量和磁场。在超出最大额定值的情况下,校准跳闸元件以使用这些因素或两种这些因素来衡量电流和电压并跳闸开关。

断路器类型

有很多断路器类型设计和它们可以根据其电弧淬火介质和操作机制的电压(高,中等和低)或其他特性进行分类:

弧淬火介质

油基和空气断路器

  1. 油基断路器:

    在油基断路器中,两个触点都浸没在绝缘矿物油中。当断路器跳闸和触点断开时,所得到的电弧蒸发油状物,该油分解并在弧周围形成压缩氢的屏障。这可以防止电路断开后进一步电弧。

    散装油断路器使用较大体积的油来用于弧形淬火和绝缘,而最小的油断路器使用较小的油量,仅作为中断介质。

  2. 空气断路器:

    空气断路器也可用于低压和部分中压电路。它们通过增加电弧电压来工作,电弧电压是维持电弧所需的最小电压。一旦它达到一个点大于供电电压,电弧崩溃。

    这些断路器分为平风和鼓风两种类型。根据设计,他们可以通过冷却电弧等离子体,增加电弧必须旅行的长度,或将单个电弧分裂成多个电弧来实现电弧中断。

    真空SF-6断路器

  3. SF6断路器:

    这些断路器从硫齐氟化硫(SF6)中得出他们的名字,这是一种吸收负离子的优异绝缘体。触点周围的腔室填充有气体,电弧导致增加电弧电压的化学反应。

    SF6断路器通常使用一个,两个或四个中断器,具体取决于他们需要处理的电压电平。这些通常不被认为是环保的,因为SF6是温室气体。

  4. 真空断路器:

    虽然他们已经过了半个半个世纪,但真空断路器仍然是一项正在进行的工作。它们几乎完全用于中电路电路,因为它们的尺寸紧凑,可靠性高,维护低。

    电弧中断在具有对称放置的陶瓷绝缘体的钢室中进行,其中保持非常高的真空。

断路器操作机制

断路器操作机构断路器

  1. 热断路器:

    热断路器使用热量作为通过电路的电流的测量值,一旦超过一定的温度就断开。两条不同的金属条连接在一起,形成一条完整的电路。随着电流的增加,金属会升温,并以不同的速度膨胀,导致带钢变形并触动开关,切断电源。

    一旦断路器足够冷却,就可以手动操作开关,恢复电路的电源供应。这些类型的断路器不是瞬时的,在过载和断开之间有一个滞后期

  2. 磁路断路器:

    这些断路器依靠电力产生的电磁能使开关跳闸并断开电源。断路器与开关相连,并由弹簧固定到位。当电流流过断路器时,产生的电磁场变得更强。

    一旦超过断路器的最大额定容量,磁力将克服弹簧的势能,开关将跳闸。磁性断路器几乎在电路过载时立即断开,与热断路器不同,它们也可以立即复位。

  3. 混合断路器:

    混合式断路器结合了磁断路器和热断路器,可以结合两者的优点。他们使用磁性断路器瞬时保护电涌和短路,以及热断路器防止长时间重载引起过热。

额定电压

每个断路器设计用于处理一定范围的电压,因此它们也可以根据其额定电压进行分类:

  1. 高压断路器:

    根据国际电工委员会(IEC),虽然没有全球标准,但用于控制大功率输电线路的断路器的额定电压为72.5 KV及以上。单极断路器允许断开单相,这可以提高稳定性并缩短整体故障时间。高压直流(HVDC)断路器用于处理可再生能源发电和供电。

    这些类型的断路器通常使用电磁阀操作或断开断路器,并且由于负载较重,它们包含复杂的灭弧介质,如SF6和CO2。由于安全性对于更高电压至关重要,高压断路器几乎总是使用各种故障保险装置,包括:

    电流变压器采用防护继电器

    过载和接地故障保护

    围栏保持在线潜力(现场罐)或地球潜力(死箱)

  2. 中压(MV)断路器:

    额定电压在1至72 KV之间的断路器属于中压断路器。额定值较低的断路器(如室内使用的断路器)通常安装在金属封闭开关设备中,而保护变电站馈线的较大断路器则作为组件单独安装。

    中压断路器的参数由国际标准(如IEC 62271)控制,并且几乎总是使用保护继电器和电流传感器,而不是热或磁断路机构。中压断路器可根据其灭弧介质进一步分类:

    真空断路器的额定电流超过6300a,额定电压高达40.5KV。它们通常持续时间更长,需要的维护更少。

    空气断路器也额定电流为6,300A且结束,尽管它们通常包含可调节的跳闸水平和延迟。它们通常用于主要配电的工业应用。

    SF6断路器在油弧淬火介质中越来越受欢迎,因为人们越来越关注石油泄漏的环境问题

  3. 低压断路器:

    当最大电压约为1000Vac时,使用LV断路器,并包括微型断路器(MCB)。它们通常用于家庭和办公室,并且可以安装在交换机或开关设备上的层中,以便于访问,重置和更换。模压式壳体断路器使用热或磁性过载传感器,可用于高达2,500A的额定值。

    低压断路器有三种类型:

    当受到3至5倍满载电流时,B型将跳闸

    C型可以处理更重的负载,负载电流为满载电流的5到10倍

    D型具有最大的负载处理能力,是满载电流的10到20倍。

故障断路器

断路器旨在处理不同的故障,具体取决于其预期用途:

  1. 接地故障电流断续器:

    这些是用来提供额外的保护电路,可能无意中接触到水。当器具掉进水里或人直接接触带电的电路时,GFCIs测量流向电路和流出电路的电流,以检测任何电流泄漏或接地故障。

  2. 电弧故障电路中断器:

    电弧始终会发生,即使在您关闭开关时也是如此。AFCI是智能断路器,可区分正常电弧和异常强电弧。如果断路器检测到有潜在危险的电弧,它会迅速断开电路电源,防止短路和火灾危险

    确保你知道之间的区别AFCI vs GFCI在哪里正确使用它们。

微型断路器

MCB是低电压电路中最常用的断路器。在单个电路中,可以有多个较小的电路,每个电路都与MCB控制,因此在故障的情况下,只有受影响的电路断开连接。它们比保险丝更可靠和敏感,更容易操作,因为它们可以在故障整流后重新打开。

安装断路器的方法

安装和安装断路器有多种方法,每种方法的设计都符合特定要求。安装方法可分为以下几类:

  1. 固定安装:

    最经济的安装是断路器连接到负载框架和螺栓在一个外壳。这种安装也允许断路器是前安装。这些单位是可靠的,通常额定高达600伏特。电线或分段母线提供电源,在拆卸和更换断路器之前,需要切断电源。

  2. 可拆卸安装:

    另一种正压安装类型,可拆卸断路器是适度定价的,提供良好的可靠性。该两部分安装具有螺栓固定和硬连接到框架的底座,其中具有绝缘部件的断路器被插入与其电配合。此安装方法还适用于600伏或更少,允许断路器拆卸并轻松替换,但需要首先关闭负载。

  3. 抽取的安装:

    与可拆卸断路器一样,拉拔式安装断路器具有两部分设计-螺栓和硬线底座与电气配合的插件式断路器。主要的区别是这些断路器可以用于所有的电压,他们是最昂贵的变种。为安全起见,抽出式安装的断路器是互锁的,因此当单个单元被拆除时,电源会自动关闭,而不是断开安装在大型外壳中的所有断路器的电源。

    这些单位也相当大和笨重,他们的重量使他们很难用手操作。在安装和拆卸时,通常使用顶升螺钉来移动它们,然后将它们吊到可以承受额外重量的支架上。它们可以在不切断电源的情况下更换,但测试和移除需要关闭负载。

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