第五节 低压开关.docx

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第五节低压开关

1.5低压开关

开关是最普通、使用最早的电器。

其作用是分合电路、开断电流。

常用的有刀开关、隔离开关、负荷开关、转换开关（组合开关）、自动空气开关（空气断路器）等。

低压开关一般为非自动切换电器，主要作为隔离、转换及接通和分断电路用。

1.5.1低压断路器

1.5.1.1低压断路器的用途

低压断路器又叫自动空气开关，简称断路器。

它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的电器。

低压断路器与接触器不同的是：

接触器允许频繁的接通和分断电路，但不能分断短路电流。

而低压断路器不仅可以分断额定电流、一般故障电流，还能分断短路电流，但单位时间内允许的操作次数较低。

1.5.1.2低压断路器的特点

在各种低压电器中，低压断路器是唯一能开断短路电流的电器，因此就决定了它有以下特点：

（1）具有完善的灭弧装置。

（2）有完善的配套设备，能与附加或自身的保护装置相配合，对电路、电器起到良好的自动保护作用。

（3）具有复杂的分、合闸操作机构。

1.5.1.3低压断路器的分类

（1）按结构型式可分为:

塑壳式、万能式、限流式、直流快速式、灭磁式、漏电保护式

（2）按操作方式分:

人力操作式、动力操作式、储能操作式

（3）按极数分:

单极、二极、三极、四极式

（4）按安装方式又可分:

固定式、插入式、抽屉式

（5）按断路器在电路中的用途可分:

配电用断路器、电动机保护用断路器、其他负载用断路器

（6）按灭弧介质分：

空气断路器、真空断路器

（7）按是否具有限流性能分：

有一般型不限流和快速限流型断路器，短路电流过渡过程持续时间约0.2s，快速型断路器的分闸时间不大于0.08s，即在短路电流出现后的第一个周波内，快速将短路电流分断，这对于保护设备和线路是有利的，但由于电流的变化率极大，会产生很高的自感电动势，可能会产生操作过电压，称为截流过电压，这种快速开断短路电流的作用称为限流作用。

普通型断路器的分断时间为0.1~0.2s。

（8）按保护脱扣器种类分：

有短路瞬时脱扣器、短路延时脱扣器、过载长延时反时限保护脱扣器、欠压瞬时脱扣器、欠压延时脱扣器等。

低压断路器的类型

◆万能式断路器（或称为框架式断路器）：

作配电网络的保护开关，用在额定电流比较大或有选择性保护要求时。

◆塑料外壳式断路器：

除作配电网络的保护开关外，还可用作电动机、照明电路及电热器的控制开关，用在短路电流不太大的场合。

◆模块化小型断路器：

用于半导体整流元件和整流装置的保护

◆智能化断路器：

用于短路电流相当大的电路中。

1.5.1.4低压断路器的结构和工作原理

低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。

低压断路器工作原理图如图所示。

图低压断路器工作原理图

1-主触点 2-自由脱扣机构 3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器

5-热脱扣器 6-欠电压脱扣器 7-停止按钮

低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。

主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。

过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。

当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。

当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。

当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。

也使自由脱扣机构动作。

分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。

1.5.1.5低压断路器的触点系统、灭弧系统和操作机构

触点系统是断路器的执行元件，用以接通和分断正常工作电流，在电路出现故障时，能快速分断故障电流，保护电路和电器。

常见的触点形式有对接式触点、桥式触点、插入式触点。

前两种多为面接触，而后者则是作为板后接线的插入式连接，有电动式补偿作用，如DW95系列的低压断路器就是采用这种触点。

断路器的触点有单挡、双挡、三挡之分，单挡只有主触点，适用于小容量的断路器中，如DW10系列中小于200A的就是单挡触点；双挡具有主触点和弧触点，并联使用，主触点起接通和分断主电路作用，弧触点主要起分断电弧、保护主触点的作用，如DW10系列中200~600A就是双挡触点；三挡触点是在主触点、弧触点之间增加一组副触点，一般用在1500A及以上的断路器中，作为主触点的双重保护，如ME系列1600A及以上就是三挡触点。

触点的闭合顺序为先弧触点，再副触点，最后主触点；触点的开断顺序刚好与之相反，这样有利于保护主触点不受电弧烧蚀。

低压断路器的灭弧系统因断路器的结构、型号、电压等级、额定电流等技术参数的不同而不同，一般常采用灭弧栅片和窄片相结合的复式结构灭弧，这样既提高了灭弧能力，又减小了飞弧距离，有利于提高断路器的断流容量。

塑壳式断路器的工作电流较小，一般采用反白纸板加栅片灭弧。

无论何种灭弧装置都要求有良好的绝缘性能和足够的机械强度。

断路器的操作机构是指分闸操作机构，也包括自由脱扣机构。

断路器的操作机构应保证在正常的状态下可靠地分断与闭合，在故障时又能够由自由脱扣切断电路，而且与操作手柄的位置无关。

断路器的操作机构一般为四连杆弹簧储能机构，具有手动操作和电动操作两种或两种以上的方式，电动操作具有快速合闸与快速分闸的功能。

1.5.1.6脱扣器的种类及作用

低压断路器配置的脱扣器有多种形式，有的配置单一的脱扣器，更多的配置两种或两种以上的脱扣器，当配置两种及两种以上的脱扣器的称为复式脱扣器。

根据脱扣器的原理不同，常见的脱扣器分为以下几种：

1）分励脱扣器用于远距离跳闸（远距离合闸操作可采用电磁铁或电动储

能合闸）。

2）欠压或失压脱扣器用于欠压或失压（零压）保护，当电源电压低于定值（零）低时自动断开断路器。

3）热脱扣器用于线路或设备长时间过负荷保护当线路电流出现较长时间3）热脱扣器用于线路或设备长时间过负荷保护，当线路电流出现较长时间过载时，金属片受热变形，使断路器跳闸。

4）过电流脱扣器用于短路、过负荷保护，当电流大于动作电流时自动断开断路器，分瞬时短路脱扣器和过电流脱扣器（又分长延时和短延时两种）。

5）复式脱扣器既有过电流脱扣器又有热脱扣器的功能。

1.5.1.7低压断路器的主要技术参数及型号说明

1低压断路器的技术参数

（1）额定电压。

指与安装处电源电压相符合的工作电压，一般不小于电网的额定电压等级，即交流220V、380V、660V、1140V等。

（2）额定电流。

分为断路器正常工作的额定电流和断路器壳架等级额定电流，而壳架等级额定电流指同规格的框架或外壳中能装的最大脱扣器额定电流。

（3）额定短路分断能力。

指断路器在规定的使用条件下，能分断的预期短路电流。

又分为额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力，前者是指在规定的试验电压及规定的其他条件下，能分断的短路电流的极限值；后者则是指在规定的条件下比前者略小的短路电流值，要求试验完成后仍能正常使用，而前者无此要求。

（4）额定短路接通能力。

指断路器在额定频率和给定功率因数的条件下，额定工作电压提高5%时能接通的短路电流。

2国产低压断路器的型号编制方法

低压断路器型号含义

低压断路器的文字符号为QF，图形符号如下图。

1.5.1.8低压断路器选型的基本原则

（1）断路器的额定工作电压不小于线路额定电压；额定工作电流不小于线路计算负荷电流。

（2）断路器的额定短路通断能力不小于线路中最大短路电流。

一般按有效值计算。

（3）断路器的欠电压脱扣器的额定电压等于线路额定电压。

（4）断路器的脱扣器的额定电流不小于线路计算负荷电流。

（5）长延时脱扣器整定电流不小于线路计算负荷电流，为1~1.1倍，但同时不大于线路长期允许电流的0.8~1倍；瞬时或短延时脱扣器的整定电流应大于线路的尖峰电流。

（6）分励脱扣器的额定电压等于控制电源的电压；电动传动机构的额定电压也应等于控制电源电压。

（7）瞬时整定电流：

对保护笼型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为8~15倍电动机额定电流；对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为3~6倍电动机额定电流。

除一般选型原则外，还应注意断路器的用途，长延时和短延时的梯级配合等因数。

例子：

选型：

GM8-125H/3TMD63AIn=63AIr=1InIm=12In

1.脱扣器额定电流In．指脱扣器能长期通过的最大电流。

2.长延时过载脱扣器动作电流整定值Ir，固定式脱扣器其Ir=In，

可调式脱扣器其Ir为脱扣器额定电流In的倍数，如Ir=（0.4～l）In。

3.短延时电磁脱扣器动作电流整定值Im，为过载脱扣器动作电流整定值Ir的倍数，倍数固定或可调。

如Im=（2～10）Ir。

对不可调式可在其中选择一适当的整定值。

4.瞬时电磁脱扣器动作电流额定值1m’，为脱扣器额定电流In的倍数，倍数固定或可调，如Im’=（1.5～11）In。

对不可调式可在其中选择一适当的整定值。

5125：

壳架等级额定电流

6H：

分断能力

M

H

R

G

额定极限短路分断能力Icu（KA）

35

50

70

85

额定运行短路分断能力Ics（KA）

35

35

50

70

7TMD：

热磁不可调电动机保护

脱扣器型式：

（1）热磁复式：

TM

TM：

热磁不可调配电保护

TMG：

热磁不可调发电机保护

TMB：

热磁不可调变压器保护

（2）单电磁式：

X

（3）电子式：

E

（4）智能式（本体控制器）：

Zn

（5）智能式（外置控制器）：

Zs

1.5.2低压刀开关

1.5.2.1低压刀开关的用途及分类

1低压刀开关的用途

低压开关又称闸刀开关，是一种用来接通或断开电路的手动开关，常用于电压低于550V、电流小于500A的不经常操作的电路中。

（在有电压而无负载时分合电路用。

注意不能带负荷拉开关。

）

2低压刀开关的分类

（1）按极数分：

单极、双极、三极；

（2）按灭弧结构分：

带灭弧罩和不带灭弧罩；

（3）按用途分：

单投和双投。

1.5.2.2常用类型的刀开关

1、HK开启式负荷开关：

开启式负荷开关即胶盖闸刀开关

（1）结构组成

（2）主要技术参数

（3）选用

HK开启式负荷开关用于一般的照明电路和功率小于5.5kW的电动机控制线路中，

1）用于照明和电热负载

2）用于控制电动机的直接启动和停止

2、HH系列铁壳开关（封闭式负荷开关）：

（1）结构组成

（2）选用

封闭式负荷开关的额定电压应不小于工作电路的额定电压；额定电流应等于或稍大于电路的工作电流。

3、HD、HS系列刀开关：

接线方式：

8—板前接线，9—板后接线

灭弧罩：

0—不带，1—带

4、HR3、HR5系列刀熔开关

低压刀熔开关的型号

1.5.2.3低压刀开关的文字符号、图形符号以及型号

刀开关的文字符号为GL，图形符号如下：

刀开关图形符号

刀开关的型号

1.5.2.4低压刀开关的选型原则

选择有以下几种情况：

1）第一种情况：

GL额定电流>电动机额定电流

2）第二种情况：

GL额定电流>馈出回路提供电流，要留有发展余地。

3）第三种情况：

GL额定电流>本盘的计算电流，要留有发展余地。

刀开关：

一个柜里最多有两个，额定电流大于每条支路额定电流总和。

电流过大时不用。

刀开关选项涉及：

单投、双投

手柄位置

级数

板前或板后接线

是否带灭弧罩

额定电流（A）

1.5.3组合开关

组合开关——在电气控制线路中，一种常被作为电源引入的开关，可以用它来直接启动或停止小功率电动机或使电动机正反转。

局部照明电路也常用它来控制。

组合开关有单极、双极、三极、四极几种，额定持续电流有10、25、60、100A等多种。

组合开关又称转换开关，其操作较灵巧，靠动触片的左右旋转来代替闸刀开关的推合与拉开。

1.5.3.1HZ-10系列组合开关

HZ10系列组合开关（以下称开关）适用于交流50赫兹380及以下，直流220伏及以下的电气线路中，供手动作不频繁地接通或分断电路；换接电源或负载；测量电路之用，也可控制小容量电动机。

1.HZ10系列组合开关的型号、符号

2HZ-10系列主要技术参数

（1）HZ-10系列-1

（2）HZ-10系列-2

1.5.3.2HZ-5系列组合开关

HZ5系列开关主要用于交流50Hz，电压380V及以下的电气线路中作电源开关和笼型感应电动机的起动、换向、变速开关。

也可作控制线路的换接之用。

1HZ-5系列组合开关的型号

2HZ-5系列组合开关的主要技术参数

1.5.3.3BHZ-51系列隔爆型防爆组合开关

1.爆炸性气体混合物危险场所：

1区、2区

　　2.爆炸性气体混合物：

∏A、∏B、∏C

　　3.温度组别：

T1～T6

   4.户内、户外（IP54，可按用户要求达到IP65）

1BHZ-51系列组合开关的型号

2BHZ-51系列组合开关的主要技术参数

1.5.3.4组合开关的图形和文字符号

（a）单极（b）三级