断路器 - 工作原理、类型和标准额定值

---

断路器是一种用于电力系统中中断电路中电流流动的开关设备。它用于开关或保护目的。

在本文中，我们将学习断路器、它们的类型、特性、标准额定值和应用。因此，让我们从断路器的基本知识开始。

什么是断路器？

断路器是一种用于电力系统中的自动电气开关设备，在发生故障或异常情况时中断电流。

断路器类似于普通的电气开关，但它还可以在发生故障时进行切换，以保护系统。

一个典型的断路器执行以下两个重要功能

• 电力切换，即打开和关闭电源。
• 保护电路免受故障和异常情况的影响，例如过电流或短路。

断路器的构造

典型断路器的构造如下图所示。

它主要由两部分组成：

• 固定触点和动触点
• 灭弧介质

固定触点和动触点封闭在一个灭弧室中。提供一个操作机构来打开或关闭固定触点和动触点。当这两个触点彼此分离时，它们之间会产生电弧。我们需要熄灭这个电弧以防止触点损坏。为此，使用合适的灭弧介质。

根据用于灭弧的介质，断路器可分为多种类型。

断路器的工作原理

在本节中，让我们重点关注断路器在正常工作条件和故障条件下的工作原理。

• 在正常工作条件下，断路器可以手动打开或关闭以进行切换和维护。
• 在故障或异常情况下，保护继电器检测到故障并触发跳闸电路，该电路打开断路器。

因此，断路器可以具有两种工作状态之一：打开和关闭。

当断路器开始打开操作时，固定触点和动触点打开，并在它们之间产生电弧。这种电弧通过诸如空气之类的合适介质来熄灭。当电弧完全熄灭且电路电流变为零时，打开操作完成。

断路器中的故障清除过程

现在让我们了解断路器如何清除故障。以下是故障清除过程的分步说明

步骤 (1) - 当发生故障时，电路阻抗变低，电路电流增加。这种增加的电流使继电器动作，继电器触点闭合。

步骤 (2) - 闭合的继电器触点完成断路器的跳闸电路并对其跳闸线圈通电。

步骤 (3) - 断路器的操作机构开始进行打开操作并分离断路器的触点。

步骤 (4) - 在断路器的触点之间产生电弧。然后，通过合适的介质（如空气或油）来熄灭该电弧。

步骤 (5) - 当电弧熄灭且电路电流达到零值时，故障清除过程完成。

断路器的标准额定值

断路器的标准额定值是根据其特性确定的。以下是断路器的一些重要标准额定值 -

所有断路器都必须提供的额定特性 -

额定电压 - 断路器能够安全运行的最大电压值。

额定电流 - 断路器能够连续导通而不跳闸的最大电流值。

额定绝缘水平 - 绝缘能够承受而不发生击穿的最大电应力值。

额定频率 - 断路器设计的交流电源频率值。

额定短路断开容量 - 断路器能够在不发生击穿的情况下中断的最大短路电流或故障电流值。

端子故障的额定暂态恢复电压 - 在故障电流中断后，断路器触点之间可能出现的最大电压值。

额定短路合闸容量 - 在考虑系统中存在短路故障的情况下，断路器在合闸瞬间能够导通而不损坏的最大电流值。

额定短时耐受电流 - 断路器能够在不跳闸的情况下导通指定短时间内的有效值电流。

额定操作顺序 - 断路器指定的运行顺序。断路器的额定操作顺序示例为 O-0.4 秒-CO-4 分钟-CO，其中 O 和 C 分别代表打开和关闭，0.4 秒和 4 分钟代表时间延迟。

在特定情况下需要提供的额定特性 -

短线路故障的额定特性 - 这些是与断路器在短路条件下的性能相关的某些特定额定值。典型的短线路故障特性包括额定短路断开容量、额定暂态恢复电压、额定短路合闸容量、额定短路持续时间等。

额定线路充电断开电流 - 定义为断路器在其额定电压下能够断开的最大线路充电电流值。

合闸和分闸装置的额定电源电压 - 断路器合闸和分闸机构操作所需的额定电源电压。

合闸和分闸装置的额定电源频率 - 用于合闸和分闸断路器触点的电源电压的额定频率。

用于操作和中断的压缩气体的额定压力 - 用于断路器成功操作和中断的压缩气体的指定压力。

断路器的可选额定特性

额定异相断开电流 - 断路器能够安全承载和中断的最大不等电流值。

额定电缆充电断开电流 - 断路器在其额定电压下能够中断的最大电缆充电电流值。

额定单电容器组断开电流 - 断路器在其额定电压下能够中断的最大电容器组电流值，前提是在断路器的电源端没有连接电容器组。

额定小电感断开电流 - 定义为断开小电感负载时断路器能够中断的最大电流值。

辅助电路的额定电源电压 - 断路器的辅助电路或控制电路能够安全运行的最大电压等级。

辅助电路的额定电源频率 - 断路器辅助电路安全可靠运行所需的电源电压的指定频率。

断路器的类型及其规格

断路器主要根据用于灭弧的介质进行分类。

下表突出显示了所有常见的断路器类型及其电压额定值 -

结论

断路器是一种自动电气开关，可用于切换和保护目的。断路器可以根据使用的灭弧介质的不同分为不同的类型。

电力系统中最常用的断路器类型有空气断路器、真空断路器、油断路器和六氟化硫 (SF₆) 断路器。

每种类型的断路器都有其自身的电压容量和断路容量，具体取决于所使用的绝缘介质。例如，六氟化硫 (SF₆) 断路器可以承受高达 765 kV 的电压。阅读完本文后，您将能够理解断路器的基本原理。

与断路器相关的常见问题

以下是与断路器及其答案相关的一些常见问题。

1. 我们为什么要使用断路器？

我们在电力系统中使用断路器，主要出于以下两个目的：

• 在运行条件下，断路器用于切换电源。
• 在故障或异常情况下，断路器用于将故障部分与正常部分隔离。

2. 为什么我们要锁上断路器？

我们应该锁上断路器的主要原因是为了防止断路器未经授权或意外操作，这可能导致严重后果。

3. 断路器如何保障我们的安全？

断路器通过提供以下常见保护和操作来保障我们的安全：

• 短路保护
• 过流或过电压保护
• 维护和维修期间的隔离

4. ACB在哪里使用？

ACB（空气断路器）用于低压应用，例如配电盘、电机控制电路、电源控制电路等。

5. ACB的最大额定值是多少？

空气断路器（ACB）的最大额定值可达6300 A。