浅谈低压万能式断路器

摘　要：本文针对低压万能式断路器在实际设计和应用中碰到的一些有争议的问题进行了一些探讨，通过较详细的分析和总结后，发表了个人的观点；通过深入现场学习，对万能式断路器在投入运行后出现的故障情况及原因进行了一些总结，并提出解决方案；针对日新月异的新技术在断路器方面的应用，本文作了一些未来发展的展望。　　关键词：低压万能式断路器　设计与应用　问题探讨　实际运行　故障分析　新技术　发展方向　　一、设计和应用中几个问题的探讨　　　　

1、过电流脱扣器电流整定值的探讨

　　如何让低压断路器准确的动作，既起到有效的保护作用，又尽量提高供电可靠性，主要是要准确的对过流脱扣器的各种参数进行整定。

　　长延时整定值Ir1对低压断路器来说是一个最重要也是最基本的参数，可整定在(0.4~1)In范围之间。但整定值到底应是多少，一直没有定论，保守者认为应整定为1.1倍的变压器额定电流,以有效保护变压器；也有人认为应整定为1.5倍的变压器额定电流,因为他们认为变压器超负荷1.5倍也应能持续运行一段时间,以提高供电可靠性。大部分人认为应整定为1.2~1.3倍之间。本人就此问题查阅了很多资料，但一直找不到针对性的分析资料，因此只能根据一些相关资料自己来分析探讨。根据变压器允许承受的过负荷情况，在环境温度20℃，油浸式变压器超负荷50情况下，允许运行1小时。根据国家制定的断路器生产标准，断路器通过的电流达到1.3倍的整定值Ir1时即电流值达1.3*Ir1时,要求在1小时之内自动断开。假设将断路器的整定电流Ir1整定为变压器额定电流的1.2倍,断路器通过电流达到变压器额定电流的1.2*1.3=1.56倍时,断路器在1小时之内动作。基本符合，在环境温度20℃，油浸式变压器超负荷50情况下，允许继续运行1小时的要求。因此在使用油浸式变压器情况下，长延时过载脱扣器电流整定值整定为变压器额定电流的1.2倍较合理。干式变压器过载能力比油浸变压器略差，因此在选择整定值时应适当变小。　　　　

2、断路器分断能力的探讨

　　如何让断路器在最严重的短路电流情况下能准确动作的同时，自身不会被损坏，主要是要对短路分断能力进行校验和选择。断路器框架选定时，短路分断能力电流也已确定，无需整定。断路器的短路分断能力理论上都能满足三相短路电流情况下的分断，但实际运行中还是会出现短路电流烧毁断路器的情况发生，现作简单分析如下：

　　首先计算一下短路电流，变压器副边短接，原边电压为额定电压时，副边电流就是它的预期短路电流。因此副边的短路电流（三相短路）为I(3)=Ite/Uk，此值为交流有效值。在相同的变压器容量下，若是两相之间短路，则I(2)=1.732I(3)/2=0.866I(3)。以上计算均是变压器出线端短路时的电流值，这是最严重的短路事故。如果短路点离变压器有一定的距离，则需考虑线路阻抗，因此短路电流将减小。以浙江电器开关有限公司生产的ZW1型的低压万能式断路器为例，框架电流为2000A时，额定短路分断能力为50KA。假设变压器额定电流达到了框架电流2000A，变压器选择S9型时，Uk=4.5,出线侧的三相短路电流为I(3)=2000/0.045=44KA。50KA＞44KA,理论分析分断能力满足要求。从实际运行情况调查来看，如果变压器额定电流接近框架等级电流时，断路器的分断能力理论上大于三相短路电流，但偶然也会出现断路器质量问题，实际分断能力小于理论分断能力，此时有可能出现烧毁断路器情况。因此从分断能力的裕度和将来扩容等方面的考虑，此种情况，本人建议选用高一等级的框架电流。以ZW1型为例，如果变压器的额定电流大到接近于2000A的框架电流时就应选择3200A的框架电流，此时的额定分断能力达到了75KA，远远大于2000A框架电流时的50KA的分断能力。　　　　

3、断路器失压脱扣器的使用探讨

　　失压脱扣器是在它的端电压降至某一规定范围时，使断路器自动断开的一种脱扣器。　　失压脱扣器能在市电停电时使断路器自动断开，市电再次来电时，需人工或远程控制再次合上，以避免市电再次来电时对电力系统造成很大的冲击。但正因为停电后再次来电时，需人工或远程控制合闸，所以如果不能实现远程自动控制，将对供电可靠性造成很大的影响。所以是否使用失压脱扣器，要视具体情况而定。有些设计人员一开始几乎所有断路器均使用失压脱扣器；后来上级有关部门提出使用失压脱扣器给供电部门运行管理造成极大的困难，有些设计人员以尊重上级意见为准，而不能完全理解失压脱扣器的利与弊，取消了失压脱扣器的使用。以上两种做法都是不正确的。目前在设计中比较统一的观点是，公变配电室不使用失压脱扣器，专变配电室使用失压脱扣器。现对此分析如下，以期共同探讨：

　　10KV公变配电室，运行管理由供电局负责，一大片区域的配电室只由几个人管理，属无人值班性质。如果断路器带了失压脱扣器，在发生市电10KV级较大范围停电情况下，所有该范围配电室内的断路器将自动断开。在目前的配网情况下，当市电恢复供电后，配电室内的断路器只能由供电局派人一个一个人工合上。从人力和供电可靠性两方面来看都显然是不可取的。不带失压脱扣器的断路器，在市电恢复供电后，可以立即通电，这虽然将对电力系统及用电设备造成较大的冲击，但权衡利弊，只能选择不带失压脱扣器。

　　专变配电室由用户自行管理，往往会有专人负责配电室管理。如果发生停电后，再次供电时，可以较及时的实现人工合闸供电，供电可靠性影响较小。另外，专变用户往往配有自备发电机，自备电的电压往往不太稳定，如果电压过低，继续供电将对用电设备造成损坏，所以装失压脱扣器从保护设备角度来说，也是非常有必要的。　　　　

4、四极断路器的应用探讨　　关于四极断路器的应用，用或不用应以是否能确保供电的可靠性、安全性为准，因此大体上是：TN-C系统。TN-C系统中，N线与保护线PE合二为一（PEN线），考虑安全，任何时候不允许断开PEN线，因此绝对禁用四极断路器；TT系统、TN-C-S系统和TN-S系统可使用四极断路器，以便在维修时保障检修者的安全，但是TN-C-S和TN-S系统，断路器的N极只能接N线，而不能接PEN或PE线；装设双电源切换的场所，由于系统中所有的中性线（N线）是通联的，为了确保被切换的断路器的检修安全，必须采用四极断路器。　　　　

二、实际运行中常见故障介绍及原因分析　　　　

1、失压脱扣器故障。

　　断路器在运行中没有发生短路或接地等现象，也没有发生过载，却莫名其妙的跳闸了，一般就是失压脱扣器或控制器有故障。失压脱扣器的故障一般就是电源模块烧坏了。电源模块长期处于带电工作状态，因此如果模块质量不可靠，很容易发生故障。检查的方法可用人工强行使失压脱扣器衔铁吸合，如这时断路器合上后不再断开，即可证明是失压脱扣器的故障。解决的方法只能是拆掉失压脱扣器和电源模块，此时断路器就能正常工作了，以后可根据实际需要，考虑更换新的失压脱扣器的电源模块。如果失压脱扣器为助吸式，要注意失压脱扣器铁芯撞针的长度，可以通过调节撞针的长度，使失压脱扣器处于正确位置，即只有当电源电压下降到额定电压的40以下时，失压机构动作开关才跳闸。　　　　2、智能控制器故障。

　　智能控制器发生烧毁故障后，一般会出现手动可合闸，电动不能合闸，三段保护功能及其它保护功能失灵。控制器烧毁故障一般是由于电压过高造成烧毁。一般厂家按照国家有关标准，设计工作电压为400V，但实际运行中，到了后半夜时，如果变压器不做调压措施，电压往往会达到420V及以上，很容量使控制器承受不了如此高的电压而烧毁。控制器另外一个常见问题是故障记忆如果得不到及时清除，即使电网故障已排除解决，断路器仍认为电网有故障而手动和电动均会合不上闸。此时只能按照使用说明书上的操作，清除故障记忆后复位，就能正常工作了。一般人员不会想到是因为这个合不上闸，往往查不出故障原因，或者知道了这个原因，但因清除操作过于复杂而只能找专业技术人员，带来不必要的停电。解决的方法是厂家应开发出操作更简单直观的耐压性能更好的控制器，同时加强操作人员的技术培训。　　　　

3、机构故障

　　机构故障往往由于机构不紧凑，弹簧和连杆配合不好，或者弹簧错位，甚至掉出来了，造成手动电动都合不上闸，解决方法各不相同，根据维修人员的经验，在检查时仔细观察各机械部件有没有脱落、变形损坏，进行相应的复位调整即可。如果是连杆大件损坏无法修复的，则只能联系厂家派技术人员修理或更换相关部件。　　　　

4、分断能力不足或导电性能不良造成的事故

　　极个别断路器因为触头或灭弧装置质量问题，实际分断能力达不到理论分断能力，出现短路致使电弧烧毁断路器的情况发生。导电性能不良往往由于接触面不清洁、接触面太小及接触压力不足、触头脱落卡