断路器的特性主要有:额定电压Ue;额定电流In;过载保护(Ir或Irth)和短路保护(Im)的脱扣电流整定范围;额定短路分断电流(工业用断路器Icu;家用断路器Icn)等。 额定工作电压(Ue):这是断路器在正常(不间断的)的情况下工作的电压。 额定电流(In):这是配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制造厂家规定的环境温度下所能无限承受的大电流值,不会超过电流承受部件规定的温度限值。 短路继电器脱扣电流整定值(Im):短路脱扣继电器(瞬时或短延时)用于高故障电流值出现时,使断路器快速跳闸,其跳闸极限Im。 额定短路分断能力(Icu或Icn):断路器的额定短路分断电流是断路器能够分断而不被损害的高(预期的)电流值。标准中提供的电流值为故障电流交流分量的均方根值,计算标准值时直流暂态分量(总在坏的情况短路下出现)假定为零。工业用断路器额定值(Icu)和家用断路器额定值(Icn)通常以kA均方根值的形式给出。 短路分断能力(Ics):断路器的额定分断能力分为额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力两种。国标《低压开关设备和控制设备低压断路器》(GB14048.2—94)对断路器额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力作了如下的解释: 断路器的额定极限短路分断能力:按规定的实验程序所规定的条件,不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力; 断路器的额定运行短路分断能力:按规定的实验程序所规定的条件,包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力; 额定极限短路分断能力的试验程序为O—t—CO。 其具体试验是:把线路的电流调整到预期的短路电流值(例如380V,50kA),而试验按钮未合,被试断路器处于合闸位置,按下试验按钮,断路器通过50kA短路电流,断路器立即开断(open简称O),断路器应完好,且能再合闸。t为间歇时间,一般为3min,此时线路仍处于热备状态,断路器再进行一次接通(close简称C)和紧接着的开断(O),(接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动和热稳定性)。此程序即为CO。断路器能完全分断,则其极限短路分断能力合格。 断路器的额定运行短路分断能力(Icn)的试验程序为O—t—CO—t—CO。它比Icn的试验程序多了一次CO,经过试验,断路器能完全分断、熄灭电弧,就认定它的额定运行短路分断能力合格。 可以看出,额定极限短路分断能力Icn指的是低压断路器在分断了断路器出线端大三相短路电流后还可再正常运行并再分断这一短路电流一次,至于以后是否能正常接通及分断,断路器不予以保证;而额定运行短路分断能力Ics指的是断路器在其出线端大三相短路电流发生时可多次正常分断。 快速有效处理控制回路故障是继电保护人员的必备技能,但由于二次控制回路故障不直观,二次电缆多,回路繁杂,导致故障点判别不清,查找时如坠雾里。如何快速准确查找、处理二次回路故障并预防是提高电网和设备安全稳定运行水平的重要问题。 1、断路器的控制回路 1.1 控制回路断线原理 控制回路故障一般表现为控制回路断线告警,控制回路断线告警信号回路是利用保护装置内部的合闸位置继电器HWJ常闭触点和跳闸位置继电器TWJ常闭触点的串联。当断路器在合闸位置时,合闸位置继电器励磁;当断路器在跳闸位置时,跳闸位置继电器励磁。当控制回路出现故障导致合闸位置继电器和跳闸位置继电器失磁,HWJ和TWJ两常闭接点闭合,保护装置会发出“控制回路断线”告警信号。 1.2 常见监视方法 常见的控制回路完整性的监视方法有如下两种:采用简单直观的红绿灯回路直接监视;采用跳、合闸位置继电器常闭接点串联启动中央信号的间接监视。 2、控制回路故障类型 引起控制回路断线故障的原因很多,归纳起来主要有以下几个原因:(1)控制电源空气开关跳开、故障或控制电源熔丝熔断;(2)断路器辅助接点接触不良或损坏;(3)分、合闸线圈烧毁、断线;(4)储能回路故障、储能电机或储能行程开关损坏、储能接点接触不良;(5)电磁操动型机构电磁合闸线圈烧毁。 3、控制回路故障处理方法 基本的控制逻辑一样,但二次回路的实现方法不尽相同,要快速处理控制回路断线故障,就要对断路器控制回路的主干有清晰的了解,结合现场不同故障现象,以便形成基本判断。断路器机构控制回路简图如图1。 常见控制回路断线故障及处理方法如下。 (1)询问现场工作人员相关的现场情况,即一、二次操作工作、断路器、保护动作情况;根據现场情况有针对性地排查。 (2)现场有烧焦气味,可基本判断为以下三类:分、合闸线圈烧毁;电磁操动型机构电磁合闸线圈烧毁;弹簧操动型机构储能电机烧坏。①分、合闸线圈、电磁合闸线圈烧毁要更换新的线圈。引起线圈烧毁的原因包括:分、合闸机械故障,辅助接点不能可靠切换,线圈质量差或老化。因为目前的微机保护控制回路全部带有分,合闸自保持回路,如果由于某种原因断路器未跳开(合上),或是跳开(合上)以后断路器辅助接点没有切换到位,则跳(合)闸回路将一直处于带电保持状态,会将分、合闸线圈、电磁合闸线圈烧毁。更换新线圈的还应检查出引起线圈烧毁的原因,彻底消除该缺陷。②储能电机烧坏要更换新的电机,引起储能电机烧坏的原因主要有三类:储能电机的过流过时继电器及其辅助接点损坏或储能的行程开关及其辅助接点故障或储能电机功率较小。例如串在储能回路的行程开关及其辅助接点故障导致储能电源不能切断时,或过流过时继电器或其串在储能回路的辅助接点49MX如图损坏,就会烧毁储能电机。在更换储能电机后同样应查清导致电机烧毁的原因,否则储能电机将会烧毁。 (3)用万用表测量控制电源上、下桩头,看直流对地电压是否正常,下桩头是否有短路现象:若下桩头不带电,考虑空开脱扣;若上、下桩头电压均正常,结合红、绿灯状态初步判断故障点所在回路:①断路器合位,红灯不亮:进行分闸操作,若能进行分闸,则仅考虑红灯指示回路故障或灯泡坏,若分闸不成功则有两种情况:,用万用表测量回路37带负电,说明故障点在控制电源正电至所测回路37端子的跳闸回路之间,需要对控制电源正电至所测回路37端子间的跳闸回路逐一排查;第二,用万用表测量回路37带正电,说明故障点在端子排回路37至控制电源负电的断路器机构跳闸回路之间,需要对端子排回路37至控制电源负电间的回路逐一排查。②断路器分位,绿灯不亮:进行合闸操作,若能进行合闸,则仅考虑绿灯指示回路故障或灯泡坏,若合闸不成功同样有两种情况:,用万用表测量回路7带负电,说明故障点在控制电源正电至所测回路7端子的合闸回路之间,同合位一样需要对前半回路逐一排查;第二,用万用表测量回路7带正电,说明故障点在端子排回路7至控制电源负电的断路器机构合闸回路之间,同合位一样需要对后半回路逐一排查。 4、控制回路故障的预防 综合起来导致控制回路故障的原因无非就是设备质量问题、工程施工质量问题、定检维护问题、运行环境问题等。 根据设备的运行环境综合考虑,尽量采用正规厂家质量较好的设备和配件;严抓施工验收环节,争取做到设备、回路零缺陷投运;后,在于设备的定检维护。除新设备的验收调试环节中保护装置的逻辑验证与二次回路并重外,后期定检维护的重心应该放置于二次回路的检验,尤其是新设备运行满一年的次定检。因为这时的二次回路新螺丝应力消失,很多螺丝开始松动,或运行环境对二次回路绝缘的影响初步显现等问题开始逐步暴露,抓住这个关键时间节点对其及时进行检修维护,将很大程度上减轻后期的检修维护及消缺压力。 控制回路的完整性直接影响着断路器的安全稳定运行,熟练掌握快速有效处理控制回路故障的方法,防止一次故障时造成断路器越级跳闸,使事故范围扩大,对保证电网、设备的安全稳定运行以及保证供电可靠性有很大的意义。 IEC947—2《低压开关设备和控制设备低压断路器》标准规定:A类断路器(指仅有过载长延时、短路瞬动的断路器)的Ics可以是25%、50%、75%和。B类断路器(有过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段保护的断路器)的Ics可以是Ics的50%、75%和。可以看出,额定运行短路分断能力是一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值。 无论是哪种断路器,都具备Icu和Ics这两个重要的技术指标。作为支线上使用的断路器,可以仅满足额定极限短路分断能力即可。较普遍的偏颇是宁取大,不取正合适,认为取大保险。但取得过大,会造成不必要的浪费(同类型断路器,其H型—高分断型,比S型—普通型的价格要贵1.3倍~1.8倍)。支线上的断路器没有必要一味追求它的运行短路分断能力指标。而对于干线上使用的断路器,不仅要满足额定极限短路分断能力的要求,也应该满足额定运行短路分断能力的要求,如果仅以额定极限短路分断能力Icu来衡量其分断能力合格与否,将会给用户带来不安全的隐患。 断路器自由脱扣:断路器在合闸过程中的任何时刻,若是保护动作接通跳闸回路,断路器完全能可靠地断开,这就叫自由脱扣。带有自由脱扣的断路器,可以保证断路器合闸短路故障时,能迅速断开,可以避免扩大事故的范围。
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