小型断路器选择课件.pptx
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- 小型 断路器 选择 课件
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1、一、与小型漏电有关的电气知识1、要想完全掌握小型(漏电)断路器使用及维护知识,必须先了解三大类供电系统的知识。三大类供电系统包括:v IT方式供电系统;v TT方式供电系统;v TN方式供电系统,又分为以下系统:TN-S供电系统;TN-C-S供电系统;TN-C供电系统;2、各种供电系统的概念 IT方式供电系统:如果I在T前面,则I表示电源侧没有工作接地,T表示负载侧电气设备保护接地,其接线示意图如下:外壳接地负载电源侧IT方式供电系统示意图A C导线对地分布电容安装RCBO部位 此类接地系统的供电距离不是很长时,供电的可靠性高,安全性好,一般用于不停电的场所,或者是要求严格供电的地方,如电力炼
2、钢,大医院的手术室、地下矿井处。适用工厂方式供电系统,因为中性点不接地,一旦设备漏电,单相对地漏电流小,不会破坏电源电压的平衡,所以比中性点接地的系统更安全,但是供电距离很长时,供电系统对大地的分布电容就不可忽视,由于经过导线对地分布电容(导线越长,分布电容就越大,充电电流就越大)和电源发生电的联系,保护设备不一定动作,这是危险的,只有供电距不较长时才比较安全.因此为了保证此类接地系统的安全可靠性,在所保护的设备之前安装RCBO(可以安装小型漏电断路器),它的漏电回路是:A、B、C三相对地分布电容C大地设备外壳设备绝缘破损处A、B、C三相。IT方式供电系统的特点方式供电系统的特点 T在前表示电
3、源中性点接地,T在后表示电气设备外壳可导电部分接到与电源端接地点无关的接地极(实际上电源端的接地极与设备保护接地极通过大地构成通路,从这个意义上讲,他们是有关联的)。其示意图如下:TT方式供电系统方式供电系统ABC电源侧三相负载外壳接地外壳接地三相四线负载NTT方式供电系统示意图 当电气设备的金属外壳带电(相线碰壳或绝缘破坏)时,由于有接地保护可以大减少触电的危险性,但是低压断路器不一定跳闸(如两接地电阻各为4欧姆,这是接地的要求4欧姆,当发生单相接地故障时,220/8=27.5A,达不到断路器或熔断器的动作电流,不能切断故障回路)因此这种情况下使用RCBO(适合直接安装小型漏电断路器)检测漏
4、电信号,就能进行保护。由于TT接地系统为达到接地要求,耗费的钢材多、难以回收,费工时、费料,难以推广。TT方式供电系统特点方式供电系统特点T表示电源中性点接地,N表示电源中性点 引出的零线,S表示工作零线与保护零线是严格分开TN-S方式供电系统示意图如下:ABC电源侧三相负载三相四线负载NPE适合安装RCBO部位TN-S方式供电系统方式供电系统 系统正常运行时专用保护线上无电流,只是工作零线上有不平衡电流,PE专用线上没有电压,电气外壳接在PE上更安全。工作零线只用在单相设备上。专用保护线不允许断线,也不许进入漏电开关。干线上使用漏电保护器RCBO,工作零线不得有重复接地,而PE线可以有重复接
5、地,但是不经过漏电保护器RCBO。TN方式供电系统安全可靠,适用于工业民用建筑低压系统,在建筑施工时必须采用TN-S方式供电系统。TN-S方式供电系统的特点方式供电系统的特点特点:整个系统中性线N与PE保护线有一部分合二为一,另一部分分开,以G处为分界点,前部分适用于三相平衡负载,后部适用于三相不平衡负载。整个系统可以使用RCBO,但是PEN线与G点后的PE线不能穿过RCBO。TN-C-S方式供电系统 T表示电源中性点接地,N表示电源中性点引出的零线,C表示工作零线与保护零线合二为一,S表示工作零线与保护零线是严格分开,TN-C-S方式供电系统示意图如下片:GPEN三相四线负载三相负载电源侧C
6、BAPEN适合安装RCBO部位TN-C-S方式供电系统示意图 TN-C方式供电系统 T表示电源中性点接地,N表示电源中性点引出的零线,C表示工作零线与保护零线合二为一,TN-C 方式供电系统示意图如下:ABC电源侧三相负载三相四线负载NPE TN-C 方式供电系统,整个系统的中性线(N)线和保护线(PE)合二为一,为了减少因PEN断线后带上近乎相电压的对地电压,就常在PEN线上采取重复接地的措施,不能使用RCBO,否则合不上开关.TN-C方式供电系统的特点方式供电系统的特点1.3产品结构和工作原理结构:漏电断路器由DZ47系列断路器和漏电保护器(习惯上称之为脱扣器)组装而成。断路器部分主要由:
7、1)过电流脱扣器(双金、电磁系统);2)灭弧装置;(灭弧系统)3)触头系统;4)外壳和接线端子;5)操作机构。(手柄、锁扣、跳扣、杠杆)如下图所示:漏电保护器(脱扣器)部分主由:1)电子组件板(控制线路板);2)零序电流互感器;3)漏电脱扣器(由牵引线圈、铁芯、弹簧等组成);4)漏电指示部分及试验按扭等组成。如下图所示。漏电断路器与漏电保护器(脱扣器)二部分合并起来就构成一个完整的漏电断路器,具有过载、短路、漏电保护功能,根据客户要求还可增加过压保护功能,过压保护功能的实现是由漏电保护器的电子组件板增加功能而实现的。如下图所示:表示额定漏电动作电流是30mA,电源类别属于交流电,开关的保护动作
8、时间小于或等于0.1秒。表示小型漏电断路器(1P+N)的线路图左边表示由一极断路器与直通零线,右边表示脱扣器部分(脱扣线圈、零序电流互感器试验按扭、试验电阻等);进线各极分别用1、3、5、7表示,出线用2、4、5、6表,零线用N表示,进出线代号不变。漏电指示按扭:当开关漏电时此按扭会弹起排除故障后,闭合开关之前必须将指示按扭复位,否则开关不能闭合。TGM65(C65)断路器工作原理 断路器的过载保护功能的实现是利用双金属随着温度升高而定向按规律弯曲的原理,正常电流(1.13In)弯曲角度不大,因此推力不足以使脱扣机构脱扣,当达过载电流(1.45In)弯曲角度大,推力足以推动脱扣机构使开关断开,
9、这就是过载保护的原理 断路器的短路保护功能是是由瞬时脱扣器来实现的、讲义对瞬时脱扣器的结构作了初步介绍,根据F=IN(吸力与电流与匝数之积成正比)分析,由于瞬时脱扣器线圈匝数少(一般只有10匝以下),虽然瞬时脱扣器串接在电路中,电路正常工作时,由于匝数少,正常工作电流产生的吸力不足以克服弹簧的反作用力,因此线路能正常工作,但对于短路电流来说,由于产生的电流与正常工作的电流相比相差几倍以至几十倍或更大,线圈匝数没变,但电流增加几倍以至几十倍,因此吸力也增加了几倍以至几十倍,只要反力弹簧选择合理,都能符合B型、C型、D型瞬时脱扣器的整定要求。漏电保护器的原理 当线路的剩余电流达到额定动作值时,由零
10、序电流互感器感应的信号电压经电子组件板判别放大带动脱扣器,从而带动DZ47部分断开、切断电源进行保护。下面是不同极数的漏电断路器的漏电示意图:图1 一极带中性线AN断路器电子组件线路板零序电流互感器试验按扭脱扣器线圈试验电阻试验按扭零序电流互感器电子组件线路板断路器NA图2 两极接地电阻脱扣器线圈图3 三极AB断路器电子组件线路板零序电流互感器试验按扭试验电阻脱扣器接地电阻CA断路器电子组件线路板零序电流互感器试验按扭试验电阻脱扣器BNC接地电阻 图4四极(当N线直通 时为3P+N)电工学原理漏电断路器无泄漏电流符合下列电工学原理:1)A(B、C)+N=0(适合图1、1P+N;图2,2P)2)
11、A+B+C=0 (适合图3、3P)3)A+B+C+N=0(适合图4、3P+N、4P)表达的意思是:当所有接在负载的电源线都受漏电断路器控制并经过零序电流互感器,无漏电时,上面原理成立,但有泄漏电流上面的表达式就不一样,如下:4)A(B、C)+N=X(适合图1、1P+N;图2,2P)5)A+B+C=X (适合图3、3P)6)A+B+C+N=X (适合图4、3P+N、4P)X表示泄漏电流,零序电流互感器当泄漏电流为0时不会感应出电压,保护器不会动作,当泄漏电流不为0,零序电流互感器感应出电压,当泄漏电流大于或等于保护器的整定漏电动作电流时,开关动作切断电源自我保护。泄漏电流客观存在 在实际的供电电
12、路中客观上存在一定的泄漏电流,这是因为绝缘阻值不可能无穷大,不同绝缘值的产品,其泄漏电流则不同,在漏电保护器的技术指标中规定有额定漏电不动作电流与额定漏电动作电流,额定漏电不动作电流是额定漏电动作电流的1/2、这表明在实际产品的运行中允许合理的泄漏电流存在。漏电断路器漏电原理的分析下面给出一个最基本的漏电保护器原理图与大家共同分析:KAGNL脱扣线圈表示断路器表示公共接点,有此标示的地方线路是连接在一起的。可控硅电容整流桥堆零序电流互感器试验按扭试验电阻调试电阻电容限流电阻 分 析1)当无漏电流或漏电流达不到动作电流时,零序电流以感应出的电压不足以触发可控硅G 极(控制极),此时A极(阳极)与
13、K极(阴极)之间相当于一个大电阻达1M(1M=1000000欧姆)以上,脱扣器线圈(只有30多欧姆),脱扣器线圈与可控硅等效于串联状态,如下图所示:220V可控硅等效电阻脱扣线圈 由于可控硅的等效电阻远远大于脱扣器线圈的电阻值,因此几乎全部电压加在可控硅的A与K两端,脱扣器同乎无压降,微小的电压不能带动脱扣器工作,因此保护器处于守侯状态,当有漏电流发生,达漏电动作电流时G极触发,A与K两端完全导通,电阻几乎为0,此时全部压降加在脱扣线圈两端,脱扣器线圈产生足够大的吸力,带动脱扣机构动作,从而切断电源,实现自我保护。线路的短路电流的基本计算公式在讲义上有,这里不再说明,我想说为什么发生短路投诉的
14、时候为什么受伤的总是公司,这与产品选型有其重要的关系。在产品选型时盲目选取大电流。选大电流,有的超过实际使用电流的七至八倍,必须明白漏电断路器的保护并不等同于熔断器的保护,熔断器选用实际电流1.5倍左右,电网能输出相应的短路电流进行保护,而漏电断路器进行短路保护要输出所选产品10倍(c型脱扣器)额定电流。短路动作是有必要条件的,必须引起高度重视。关于线路的短路电流v选型必须正确 再好质量的产品,如果由于选型不正确而损坏或造成终端客户的损失,以至人身事故,也会被客户认为是低劣产品,受到投诉。销售人员直面客户,必须会正确选型。1、选取与实际选取与实际 负载电流稍接近的额定电流负载电流稍接近的额定电
15、流 选取的额定电流(额定电流只能大于负载电流),不可盲目选大,我们的开关是有短路保护功能的,不仅起唯一的通断作用,选开关的时候必须绷紧短路保护这根弦。能否输出使漏电断路器动作的短路电流与漏电断路器的配电线径有着重要的关系,在同样的材料,同样的长度下,线径越粗输出的短路电流就越大,线径越小输出短路电流就越小,因此必须按说明书规定的线径进行配线。也许有些客户认为按要求选取线径好象很浪费,必须给客户讲清楚,这是漏电断路器,不是唯一功能的漏电保护开关,漏电保护开关选取的线径只要能承受正常使用电流即可,进行漏电保护可以说几乎与线径的粗细无关,但要进行短路保护则不行,线径必须有足够的余量,以防在短路保护时
16、能承担输出足够短路电流的使命,短路不是天天有,平时不引起重视,一旦出问题,开关不能进行保护则要找厂家的责任,其实有时厂家也是很冤的,客户为了省钱或是不知要求,只要平时能用就不考虑关键时刻的短路。其实用符合要求的线径也是养兵千日,用在一时,因此对线径的选取一定要引起重视。2、必须按要求选取外接线的线径必须按要求选取外接线的线径 电力变压器的容量的大小直接影响当输出端短路时,最大短路电流能输出多少。正如一个人的潜能,平时能承重75kg,关键时能承重150kg以至更多,电力变压器也有正常安全输出电流及短路时输出的最大短路电流,光有变压器能满足最大输出短路电流还不行,从电力变压器次级配电的电线的线径也
17、直接关系到相应的断路器能不能进行保护。3、供电变压器容量及配电变压器至计供电变压器容量及配电变压器至计量表的线径与短路能否动作的关系量表的线径与短路能否动作的关系L N插座供电照明供电空调供电总保用漏电断路器 例:DZ47LE单极断路器。例:DZ47单极断路器。例:DZ47单极断路器。例:DZ47单极断路器。例:DZ47根据负载添加相应的断路器终端配电箱接线参考接线图 以上的参考图是从经济性和实用性的角度出发,如果价格不作考虑,分支上的控制断路器可以采用双极断路器或双极漏电断路器,在家用中选用30mA额定漏电动作电流,每个控制回路选取与负载电流接近的额定电流的开关,但额定电流必须大于负载电流,
18、总保护上的漏电断路器的额定电流大于或等于所有分支上负载电流之和,如分支上采用漏电断路器进行保护,总保上的漏电断路器的额定剩余动作电流必须大一个等级或采用同等级的剩余延时动作漏电断路器。所采用的线径必须与说明书要求的线径相吻合、一致,目的是保证产品各种保护功能的实现,特别是短路保护功能的实现。触电与漏电:漏电断路器有时又称作触电保安器或漏电保安器,必须分清触电与漏电这两个概念。人身触电是一种突变电流,与人体的触电部位及当时的电流经人体部位的电阻有关系,而漏电是一种缓变电流,有一个累积过程,时间比较长,当线路绝缘良好,漏电流小,但随着时间的增长,线路的绝缘电阻下降,漏电流也随时间缓慢增加。因此严格
19、说漏电断路器同时具备漏电及触电保护功能,但对人体充当电阻性负载的触电,此时人体又与大地绝缘,这种情况下的触电是不能进行保护的。在日常采用电力变压器中性点接地系统中,当进行触电或漏电保护时是经过大地构成漏电回路,于是人体与地的绝缘状况也就决定漏电流的大小,关系着漏电断路器能否动作。几个相关概念的区别几个相关概念的区别 接地电阻是电力保护工程的一个概念,要求接地电阻小于或等于4欧姆,但实际操作中定为小于或等于10欧姆。这个电力保护所说的地与通常情况下的大地的概念是有差别的。而导线与地的接触电阻与本身的土质有关系,不同的土质其电阻是不一样的,因此当漏电发生时产生的与地漏电流是不一样的,有些客户在购买
20、漏电断路器后自行验证产品的漏电功能,按要求接线,然后将火线直接与大地接触,有的开关动作,有的不动作,且不动作的比例高,这种验证方法是不可取的,决定开关能否保护是由对地漏电流决定的,开关不动作说明漏电流未达漏电整定动作电流,而对人身安全构成的威胁程度是由流过人体的电流及时间的长短决定的,只要流过人体的电流小于30mA且分断时间小于0.1秒就能进行保护,如果与电力工程中规定的接地极之间产生漏电,就相当于相线与零线短路,此时的电流可称为剩余短路接通电流,开关更应能进行保护,因为此时的保护不仅有漏电保护,还有短路保护。接地电阻、裸导线与大地的接触电阻接地电阻、裸导线与大地的接触电阻 小型漏电断路器的选
21、型选型必须遵守的基本原则:1、断路器的额定电压必须大于或等于线路的工作电压。负载或额定电源的电压只能小于或等于开关的额定电压,因为这事关产品的安全性能。高于开关额定电压的电压会使开关绝缘性能下降,泄漏电流增大,存在事故隐患。小型(漏电)断路器是配电电器,对各种负载进行通断控制与保护,其额定电压为230V(单相)或400V(三相),其所控制的设备电压为220V(单相)或380V(三相).负载高于配电电器的电压不符合产品的安全性设计要求,长期工作将造成产品的绝缘性能下降,泄漏电流变大,存在事故隐患.在正常选型的产品中,配电电器的额定电电压比其所控制的负载额定电压高或两者额定电压相等,负载电压不可能
22、高于配电电器的电压,这是产品选型必须考虑的:配电电器额定电压是否与其所控制的负载相配套,高额定电压的配电电器可以用于低电压的状况下,但低额定电压的配电电器不可以用于高电压状况下.2、断路器的额定电流线路的负载电流。负载的额定电流必须等于或小于开关的额定电流,一般情况下小于开关的额定电流,考虑到留有一定的裕度,一般选开关的额定电流比实际负载电流大20左右,不要选得太大,必须考虑过载保护及短路保护都能动作,选取过大的额定电流,过载保护失去作用,这是因为小型断路器的过载电流是 1.45倍的负载电流,在这种情况下断路器必须在1小时内动作,实际上大多在十几分钟内就会进行过载保护,开关的额定电流选取过大,
23、开关过载动作电流是1.45倍的开关额定电流,但事实上负载电流比开关额定电流小得多,达不到开关实际动作的过载电流,因此过载保护失效,另一方面选取过大的电流,在短路发生时输出的短路电流达不到短路瞬时脱扣器的动作电流。例:设线路输出的最大路电流是300A,如选DZ47-32 C32则短路动作电流为10In,即320A,开关显然不会进行保护,若选用DZ47-32 C25,短路动作电流为250A,开关显然能进行短路保护。因此选取额定电流时必须多方兼顾,实现产品的保护功能。3、断路器的额定短路通断能力线路中可能出现的最大短路电流。线路中发生相线与相线或相线与中性线之间的短路电流是很大的,越是接近电源分配端
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