断路器电流保护

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1、断路器电流保护高压断路器 在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在电气设备或线路发 生短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流， 切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。2 断路器的功能断路器开断电路时，充分利用交流电弧电流每半周过零一次自然熄弧的特点，加 强去游离使电弧不再复燃。其介质强度恢复主要由断路器灭弧装置和介质特性所 决定。系统电压恢复过程可能是周期性的或非同期性的。取决于被开断电路的参数。3 断路器的分类型号特征额定断流容量，MVAS少油断路器额定电流，AD多油断路器 派生标志K空气断路器C带有手车装置Q产气断路器G改进型Z真空断路器D带有电磁操作

2、结构L六氟化硫断路器I、II、III一断流容量C磁吹断路器额定电压，kV安装条件 设计序号N户内W户夕卜1多油断路器：利用绝缘油作为灭弧介质、相间及相对地绝缘介质。2少油断路器：绝缘油只作灭弧介质。载流部分是借空气和陶器绝缘材料或有 机绝缘材料来绝缘，灭弧方式多为横向吹动电弧。3空气断路器：利用压缩空气的吹动来熄灭电弧的。和控制断路器的分合阐动 作。4. SF6断路器：用SF6气体作绝缘和灭弧介质。5磁吹式断路器：当电弧电流通过吹弧线圈以产生磁束来吹弧及消弧。6.真空断路器：利用真空灭弧和绝缘，灭弧时间一般只有半个周波。10.2 断路器的主要性能与参数1. 额定电压及额定电流（1）额定电压指断

3、路器长期工作的标准电压（对三相系统指线电压）。电力系统在运行中允许 有5的波动，断路器必须适应在电压变化范围内能长期工作，为此断路器出 厂时都以最高工作电压进行鉴定。如：对3220kV范围内，其最高工作电压较 额定电压约高15%左右；对330kV以上，规定最高工作电压较额定电压高10%。2）额定电流指在额定频率下长期通过此电流时，断路器无损伤，且各部分发热不超过长期工 作时最高允许发热温度。我国规定额定电流为： 200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、 3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。

4、2. 额定开断电流和额定断流容量（1）断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流。在额定电压下， 能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。它是标志断路器开断能力的 一个重要参数。我国规定额定开断电流为： 1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、 40、50、63、80、100kA 等。（2）把额定条件下的开断能力称为额定断流容量。三相电路的额定断流容量，以（MVA）表示。我国根据国际电工委员会（IEC）的规定，现只把额定开断电流作为表征开断能 力的唯一参数，而断流容量仅作为描述断路器特性的一个数值。3 .关合能力 说明断路器关合短路故障能力的参数

5、为额定关合电流。其数值以关合操作时，瞬 态电流第一个大半波峰值来表示，断路器关合短路电流的能力除与灭弧装置性能 有关外，还与断路器操动机构的合闸功率的大小有关4耐受性能断路器应具有足够的耐受短时短路电流作用的能力，简称耐受能力。（1）短时热电流（热稳定电流）在规定的时间内（规定标准时间为2s,需要 大于2s时推荐4s）断路器在合闸位置，可能经受的短时热电流有效值（kA）, 称为短时热电流（或短时耐受电流）,短时热电流通过断路器时,各零部件的温 度不应超过短时发热最高允许温度，且不致出现触头熔接或软化变形，以及其它 妨碍正常运行的异常现象。允许发热最高温度数值随材料而异。（2）峰值耐受电流 峰值

6、耐受电流亦称动稳定电流，即在规定的使用条件和性能 下，断路器在合闸位置时所能经受的电流峰值。它与关合电流不同的是，峰值耐 受电流是断路器处于合闸位置时通过的短路电流，而关合电流则是由于断路器关 合短路故障所产生的短路电流。峰值耐受电流也是以短路电流的第一个大半波峰 值电流来表示，峰值耐受电流反映了断路器承受由于短路电流产生电动力的耐受 性能，它决定断路器的导电部分和绝缘支撑件的机械强度以及触头的结构形式。5操作性能（1）全开断时间 是指断路器接到分闸命令瞬间起到电弧熄灭为止的时间间隔。路器固有分闸时间；全开断时间是说明断路器开断过程快慢的主要参数，它直接 影响故障对设备的损坏程度、故障范围、传

7、输容量和系统的稳定性。（2）合闸时间 处于分闸位置的断路器，从接到合闸命令瞬间起到所有相的触头 均接触为止的时间称为合闸时间。三段式电流保护 指的是电流速断保护（第一段）、限时电流速断保护（第二 段）、定时限过电流保护（第三段）相互配合构成的一套保护、下面我们就来详 细介绍一下三段时电流保护的工作原理和整定计算方法。一段又叫电流速断保护，没有时限，按躲开本段末端最大短路电流整定,二段又 叫限时电流速断，按躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动作范围整定，可 以作为本段线路一段的后备保护，比一段多时间 t 时限。三段又叫过电流保护， 按照躲开本元件最大负荷电流来整定，具有比二段更长的时限，可以作

8、为一二段 的后备保护，保护范围最大，时限最长。、电流速断保护（第 I 段）A工2d3dl保护1保护2保护3当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在 A 母线处的保护 1 就能起动，最后动作于跳断路器,对保护 2来讲，按照同样的原则，其起动电流 必须整定得大于d4点处短路时，可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式 下C母线上三相短路时的电流妇上“dzA1（i-n引入可室系数亠 则上式即可写为:IdzA = KkIdB（妙当被保护线路的一次侧电流达到起动电流这个数值时，安装在B母线处的保护2 就能起动，最后动作于跳断路器 2。电流速断保护的主要优点是：简单可靠，动作迅速，因而获得了

9、广泛的应用。但 由于引入的可靠系数,所以不难看出，电流速断保护的缺点是：不能保护本线路 的全长，且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。运行实践证明，电流速断 保护的保护范围大概是本线路的 85%90%。二、限时电流速断保护（第II段）1、工作原理及整定计算的基本原则由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此我们考虑增加一段新的保护，用来切除速断范围以外的故 障，保护本线路的全长，同时也能作为电流速断保护的后备保护。由于要求它必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路 中去，这样当下一条线路出口处（如图1中，对于保护1来说，d2点处）发生 短路时，它就要起动，在这种

10、情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的 动作带有一定的时限，但又为了使这一时限尽量缩短，我们就考虑使它的保护范 围不超过下一条线路速断保护（如图1 中的保护 2）的保护范围，而动作时限则 比下一条线路速断保护高出一个时间阶段，三、定时限过电流保护（第 III 段） 过电流保护通常是指其起动电流按躲 过最大负荷电流来整定的一种保护。它在正常运行时不起动，而在电网发生故障 时，则能反应于电流增大而动作，它不仅能保护线路的全长，也能保护相邻线路 的全长，以起到后备保护的作用。由于保护装置的起动和返回是通过电流继电器来实现的，因此，继电器返回电流 与起动电流的关系也就代表着保护装置返回电流与起动

11、电流的关系，为此引入继 电器的返回系数I亠=今0式中 用为诲宴系数一般取1.巧7壬：心対电切机自起动系虬 戳11大于1,股为6左右，具馆的数值应由躍各具体按 绒和员荷性匡来确定円Kb为电滾继电器的遞回累数，一殷采用oa由逑一关累可见，当Kk越小吋、则保沪装羞的起胡电流趣大因而苴灵皺性就趣差这超不利的，我们要求过电溢继电器应有较高的返回系數*低压断路器用作交、直流线路的过载、短路保护，被广泛应用于建筑照明、动力配电线路、用电设备作为控制开关和保护设备，也可用于不频繁起动 电动机以及操作或转换电路1种类（1）万能式断路器（2）塑料外壳式断路器（3）电动斥力式限流断路器（4）剩余电流保护断路器（5）

12、直流快速断路器（6）灭磁断路器2低压断路器的选用要点表示低压断路器性能的主要指标有分断能力和保护特性。分断能力是指开关在指定的使用和工作条件及在规定的电压下接通和分断的最 大电流值（kA）。保护特性主要分为过电流保护、过载保护和欠电压保护三种。（ 1 ）额定电压断路器的额定电压应大于线路额定电压。主要是交流380V或直流220V的供电系 统。（2）额定电流断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流应大于线路计算负荷电流。如果环境温度低于+40C，则电器产品温度每低1C,允许电流比额定电流值增加 0.5%。但增加总数不得超过 20。断路器的保护定值（1）长延时脱扣器的电流整定值，动作时间可以不小于

13、10s；长延时脱扣器只 能作过载保护。（2）短延时脱扣器的电流整定值，动作时间约为0.10.4s；短延时脱扣器可 以作短路保护，也可以作过载保护。（3）瞬时脱扣器的电流整定值，其动作时间约为0.02s。瞬时脱扣器一般用作 短路保护。低压断路器的整定电流（1）短时过电流脱扣器的整定电流确定本级断路器短延时过电流脱扣器动作电流的整定，应与下一级开关整定电流 选择性配合。本级动作整定电流应大于或等于下一级低压断路器短延时或瞬时动 作整定值的 1.2 倍。若下一级有多条分支线，则取各分支路低压断路器中最大整 定值的 1.2 倍。（2）长延时过电流脱扣器整定电流长延时过电流脱扣器整定电流应大于线路中计算

14、电流校验一：长延时过电流脱扣器在配电线路过载时的可靠性。如对电动机进行保护， 则电动机在过载 20时应使保护装置动作；校验二：在配电线路出现尖峰负荷时或在电动机起动时，长延时过电流脱扣器不 误动。脱扣器在3 倍整定电流值下的可返回时间，取决于线路中尖峰电流的持续 时间，也就是线路中最大容量的异步电动机直接起动的持续时间。一般情况下，电动机的轻载起动时间不超过2.54s，电动机满载起动时间不超 过68s，个别电动机重载起动时间达15s。返回时间越小，说明线路电流大于 长延时脱扣器整定电流值的倍数越高，保护装置的动作越快。分断能力1）断路器额定短路分断能力应大于线路中最大短路电流。2）断路器的额定

15、极限短路分断能力应大于断路器额定运行短路分断能力（对于 直流电流线路，两者的数值相同）。分断能力是指低压断路器在规定的试验（如 电压、频率、线路其它参数等）条件下，能够接通成切断短路电流的数值。分断 能力用电流有效值（kA）表示。3）断路器额定运行短路分断能力应大于线路中最大短路电流。4）断路器的额定短时耐受电流（0.5s、3s）应大于线路中短时持续短路电流。（5）当分断能力不够，一般的线路，可用有填料式熔断器（RT0）来替代低压断路 器。对于特别重要的供电线路，应采用更大容量的低压断路器（6）断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。（7）直流快速断路器需考虑过电流脱扣器的动作方向（极性）、短路电流上升 率。（8）剩余电流保护断路器需选择合理的剩余电流动作电流和剩余电流不动作电 流。注意能否断开短路电流，如不能断开短路电流则需要适当的熔断器配合使用（9）灭磁断路器选择时需考虑发电机的强励电压、励磁线圈的时间常数、放电 电阻及断开强励电流的能力。