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。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，過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)斷開主電路。當(dāng)電路過載時(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)，其線圈是斷電的，在需要距離控制時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，使線圈通電，銜鐵帶動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使主觸點(diǎn)斷開。

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(dòng)操作、儲(chǔ)能操作和手動(dòng)操作。

按結(jié)構(gòu)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(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：單級(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)。線路中通過正常電流時(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)線路中出現(xiàn)短路故障時(shí)，電流超過正常電流的若干倍，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)。線路中通過正常電流時(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，切斷電路起到過載保護(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)常開按鈕使分勵(lì)脫扣器的電磁鐵得電吸動(dòng)銜鐵，通過傳動(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(yīng)在斷路無負(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；

?過載的整定值與負(fù)載電流是否配合；

?連接線的接觸處有無過熱現(xiàn)象；

?滅弧柵有無破損和松動(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；

?失壓脫扣線圈有無過熱現(xiàn)象和異常聲音；

?磁鐵上的短路環(huán)絕緣連桿有無損傷現(xiàn)象；

?傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中連桿部位開口銷子和彈簧是否完好；

?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)，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；

?過載熱元件的容量與過負(fù)荷額定值是否相符；

?連接線的接觸處有無過熱現(xiàn)象；

?操作手柄和絕緣外殼有無破損現(xiàn)象；

?內(nèi)部有無放電響聲；

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

(2)使用維護(hù)事項(xiàng)：

?斷開斷路器時(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)加滴潤滑油；

?斷路器斷開短路電流后，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)開關(guān)螺釘松動(dòng)，造成分合不靈活，應(yīng)打開進(jìn)行檢查維護(hù)。

五、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(fā)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(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，脫扣線圈失電；③回路中的連接導(dǎo)線斷線、壓接螺絲松動(dòng)松脫，也會(huì)導(dǎo)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(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大，都容易使電流過大而導(dǎo)致脫扣線圈發(fā)熱而燒毀，失去脫扣線圈的功能。

(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)部分缺少潤滑油脂，操作機(jī)構(gòu)的開斷儲(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)中有無異物外，還要對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)部位注入潤滑油脂。