斷路器的工作原理

一、斷路器的結(jié)構(gòu)及工作原理：

1）結(jié)構(gòu)

    低壓斷路器由操作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)、保護(hù)裝置(各種脫扣器)、滅弧系統(tǒng)等組成。

2）工作原理

低壓斷路器的主觸點(diǎn)是靠手動(dòng)操作或電動(dòng)合閘的。主觸點(diǎn)閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將主觸點(diǎn)鎖在合閘位置上。過(guò)電流脫扣器的線(xiàn)圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠電壓脫扣器的線(xiàn)圈和電源并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，過(guò)電流脫扣器的銜鐵吸合，使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，主觸點(diǎn)斷開(kāi)主電路。當(dāng)電路過(guò)載時(shí)，熱脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲，推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。當(dāng)電路欠電壓時(shí)，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放。也使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。分勵(lì)脫扣器則作為遠(yuǎn)距離控制用，在正常工作時(shí)，其線(xiàn)圈是斷電的，在需要距離控制時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，使線(xiàn)圈通電，銜鐵帶動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使主觸點(diǎn)斷開(kāi)。

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(wàn)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(xiàn)一般將3kV以上的成為高壓電器。

按操作方式分有：電動(dòng)操作、儲(chǔ)能操作和手動(dòng)操作。

按結(jié)構(gòu)分有：萬(wàn)能式和塑殼式。

按使用類(lèi)別分有：選擇型和非選擇型。

按滅弧介質(zhì)分有：油浸式、真空式和空氣式。

按動(dòng)作速度分有：快速型和普通型。

按極數(shù)分有：?jiǎn)渭?jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)等。

按安裝方式分有：插入式、固定式和抽屜式等。

三、脫扣器工作原理

1、電磁脫扣器 

　　電磁脫扣器與被保護(hù)電路串聯(lián)。線(xiàn)路中通過(guò)正常電流時(shí)，電磁鐵產(chǎn)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(dòng)，斷路器正常運(yùn)行。當(dāng)線(xiàn)路中出現(xiàn)短路故障時(shí)，電流超過(guò)正常電流的若干倍，電磁鐵產(chǎn)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(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)釋放主觸頭。主觸頭在分閘彈簧的作用下分開(kāi)切斷電路起到短路保護(hù)作用。

2、熱脫扣器

熱脫扣器與被保護(hù)電路串聯(lián)。線(xiàn)路中通過(guò)正常電流時(shí)，發(fā)熱元件發(fā)熱使雙金屬片彎曲至一定程度(剛好接觸到傳動(dòng)機(jī)構(gòu))并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，雙金屬片將繼續(xù)彎曲，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)釋放主觸頭，主觸頭在分閘彈簧的作用下分開(kāi)，切斷電路起到過(guò)載保護(hù)的作用。 

3、失壓脫扣器 

　　失壓脫扣器并聯(lián)在斷路器的電源測(cè)，可起到欠壓及零壓保護(hù)的作用。電源電壓正常時(shí)扳動(dòng)操作手柄，斷路器的常開(kāi)輔助觸頭閉合，電磁鐵得電，銜鐵被電磁鐵吸住，自由脫扣機(jī)構(gòu)才能將主觸頭鎖定在合閘位置，斷路器投入運(yùn)行。當(dāng)電源側(cè)停電或電源電壓過(guò)低時(shí)，電磁鐵所產(chǎn)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(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)使斷路器掉閘，起到欠壓及零壓保護(hù)作用。當(dāng)電源電壓為額定電壓的75%～105%時(shí)，失壓脫扣器保證吸合，使斷路器順利合閘；當(dāng)電源電壓低于額定電壓的40%時(shí)，失壓脫扣器保證脫開(kāi)使斷路器掉閘分?jǐn)唷?nbsp;

一般還可用串聯(lián)在失壓脫扣器電磁線(xiàn)圈回路中的常閉按鈕做分閘操作。 

4、分勵(lì)脫扣器 

　　分勵(lì)脫扣器用于遠(yuǎn)距離操作低壓斷路器分閘控制。它的電磁線(xiàn)圈并聯(lián)在低壓斷路器的電源側(cè)。需要進(jìn)行分閘操作時(shí)，按動(dòng)常開(kāi)按鈕使分勵(lì)脫扣器的電磁鐵得電吸動(dòng)銜鐵，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)，使低壓斷路器掉閘。 

在一臺(tái)低壓斷路器上同時(shí)裝有兩種或兩種以上脫扣器時(shí)，則稱(chēng)這臺(tái)低壓斷路器裝有復(fù)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(dāng)斷路器無(wú)負(fù)荷時(shí)脫扣器工作電源由外接電源供電，當(dāng)隨著斷路器負(fù)荷的增加（一般大于額定電源的30℅，）時(shí)外接電源退出工作、此時(shí)脫扣器工作電源由斷路器內(nèi)部電流互感器經(jīng)過(guò)電子電路穩(wěn)壓、調(diào)整、取樣、放大形成穩(wěn)定的直流電供應(yīng)，同樣如果負(fù)荷降低時(shí)斷路器自身電源不足已維持二極管導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)外接電源二極管導(dǎo)通向脫扣器供應(yīng)工作電源。如：CW1、GSW1等斷路器。

  2）無(wú)源脫扣器

  所謂無(wú)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(yīng)在斷路無(wú)負(fù)荷或小負(fù)荷（低于100A（根據(jù)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(fù)荷達(dá)到一定值時(shí)智能脫扣器方能正常工作。如：ABB 121/P脫扣器。

四、萬(wàn)能式斷路器的運(yùn)行維護(hù)

(1)運(yùn)行中檢查：

?負(fù)荷電流是否符合斷路器的額定值；

?過(guò)載的整定值與負(fù)載電流是否配合；

?連接線(xiàn)的接觸處有無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象；

?滅弧柵有無(wú)破損和松動(dòng)現(xiàn)象；

?滅弧柵內(nèi)是否有因觸點(diǎn)接觸不良而發(fā)生放電響聲；

?輔助觸點(diǎn)有無(wú)燒蝕現(xiàn)象；

?信號(hào)指示與電路分、合狀態(tài)是否相符；

?失壓脫扣線(xiàn)圈有無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象和異常聲音；

?磁鐵上的短路環(huán)絕緣連桿有無(wú)損傷現(xiàn)象；

?傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中連桿部位開(kāi)口銷(xiāo)子和彈簧是否完好；

?電動(dòng)機(jī)和電磁鐵合閘機(jī)構(gòu)是否處于正常狀態(tài)。

(2)使用維護(hù)事項(xiàng)：

?在使用前應(yīng)將電磁鐵工作極面的銹油抹凈；

?機(jī)構(gòu)的摩擦部分應(yīng)定期涂以潤(rùn)滑油；

?斷路器在分?jǐn)喽搪冯娏骱?，?yīng)檢查觸點(diǎn)(必須將電源斷開(kāi))，并將斷路器上的煙痕抹凈，在檢查觸點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意：

?如果在觸點(diǎn)接觸面上有小的金屬粒時(shí)，應(yīng)用銼刀將其清除并保持觸點(diǎn)原有形狀不變；

?如果觸點(diǎn)的厚度小于1mm(銀鎢合金的厚度)，必須更換和進(jìn)行調(diào)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(yán)重，應(yīng)予更換，甚至更換整個(gè)滅弧室。

?在觸點(diǎn)檢查及調(diào)整完畢后，應(yīng)對(duì)斷路器的其他部分進(jìn)行檢查：

?檢查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的靈活性；

?檢查斷路器的自由脫扣裝置(傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與觸點(diǎn)之間的聯(lián)系裝置)，當(dāng)自由脫扣機(jī)構(gòu)扣上時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)帶動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)一起動(dòng)作，使觸點(diǎn)閉合。當(dāng)脫扣后，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與觸點(diǎn)系統(tǒng)解脫聯(lián)系。

?檢查各種脫扣器裝置，如過(guò)流脫扣器、欠壓脫扣器、分勵(lì)脫扣器等。

2、塑殼式斷路器的運(yùn)行維護(hù)

(1)運(yùn)行中檢查：

?檢查負(fù)荷電流是否符合斷路器的額定值；

?信號(hào)指示與電路分、合狀態(tài)是否相符；

?過(guò)載熱元件的容量與過(guò)負(fù)荷額定值是否相符；

?連接線(xiàn)的接觸處有無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象；

?操作手柄和絕緣外殼有無(wú)破損現(xiàn)象；

?內(nèi)部有無(wú)放電響聲；

?電動(dòng)合閘機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑是否良好，機(jī)件有無(wú)破損情況。

(2)使用維護(hù)事項(xiàng)：

?斷開(kāi)斷路器時(shí)，必須將手柄拉向“分”字處，閉合時(shí)將手柄推向“合”字處。若將自動(dòng)脫扣的斷路器重新閉合，應(yīng)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(diào)整牽引桿與雙金屬片間距離的調(diào)節(jié)螺釘不得任意調(diào)整，以免影響脫扣器動(dòng)作而發(fā)生事故；

?當(dāng)斷路器電磁脫扣器的整定電流與使用場(chǎng)所設(shè)備電流不相符時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)設(shè)備，重新調(diào)整后，斷路器才能投入使用；

斷路器在正常情況下應(yīng)定期維護(hù)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分不靈活，可適當(dāng)加滴潤(rùn)滑油；

?斷路器斷開(kāi)短路電流后，應(yīng)立即進(jìn)行以下檢查：

?上下觸點(diǎn)是否良好，螺釘、螺母是否擰緊，絕緣部分是否清潔，發(fā)現(xiàn)有金屬粒子殘?jiān)鼤r(shí)應(yīng)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(yīng)用銼刀將其清除，以免再次遇到短路時(shí)，影響斷路器可靠分?jǐn)啵?/span>

?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(diǎn)，應(yīng)重新放入，并檢查是否靈活；

?當(dāng)開(kāi)關(guān)螺釘松動(dòng)，造成分合不靈活，應(yīng)打開(kāi)進(jìn)行檢查維護(hù)。

五、斷路器的故障判斷與維修

〈一〉萬(wàn)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(fā)生短路和過(guò)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(xiàn)路短路和過(guò)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(lái)說(shuō)明查找和確定是線(xiàn)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(guò)低或欠壓脫扣器線(xiàn)圈失電故障，都會(huì)使斷路器跳閘而導(dǎo)致不能重新合閘。

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

(2)機(jī)械系統(tǒng)故障，造成斷路器不能合閘; 斷路器操作機(jī)構(gòu)經(jīng)多次跳閘和合閘后，機(jī)構(gòu)嚴(yán)重磨損，可能會(huì)出現(xiàn)以下故障。;①電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損，如ME開(kāi)關(guān)的蝸輪、蝸桿受損，就不能驅(qū)動(dòng)斷路器的操作機(jī)構(gòu)再扣、合閘。蝸輪、蝸桿更換較復(fù)雜。②自由脫扣機(jī)構(gòu)磨損，使斷路器再扣困難，脫扣容易，有時(shí)勉強(qiáng)扣住，一遇振動(dòng)，則自行脫扣；有時(shí)再扣后，一合閘就滑扣。這時(shí)應(yīng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)整脫扣半軸與跳扣的相對(duì)位置，使其接觸面積在2.5mm左右，必要時(shí)更換相應(yīng)的零部件。 ③操作機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能彈簧故障。操作機(jī)構(gòu)的開(kāi)斷儲(chǔ)能彈簧在多次拉伸后松弛或失去彈性，閉合力變小，合閘時(shí)，斷路器的四連桿機(jī)構(gòu)無(wú)法推到死點(diǎn)位置，機(jī)構(gòu)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(chǔ)能彈簧。 ④操作機(jī)構(gòu)不靈活，有卡滯現(xiàn)象。由于該類(lèi)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(jī)構(gòu)中，使斷路器操作有卡滯現(xiàn)象，會(huì)影響合閘；另外，轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)部分缺少潤(rùn)滑油脂，操作機(jī)構(gòu)的開(kāi)斷儲(chǔ)能彈簧稍有變形，斷路器也會(huì)合不上閘。因此有上述故障時(shí)，除檢查操作機(jī)構(gòu)中有無(wú)異物外，還要對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)部位注入潤(rùn)滑油脂。