4.5 低压断路器

低压断路器又称为自动空气开关，简称自动开关。低压断路器是一种可以自动切断线路故障的保护开关。当电路发生严重的过载、短路以及失压等故障时，能自动切断故障电路，有效地保护与其相串联的电子电气设备。在正常情况下也可以用来不频繁地接通和断开电路以及控制电动机的起动和停止。

4.5.1 低压断路器的类型与结构

低压断路器按结构可分为框架式和塑料外壳式两种。前者主要用做配电网络的开关；后者既可作配电网络保护开关，又可作电子电气设备、照明、电热器具等的控制开关。两类产品都有可限流式品种。

在低压断路器中还有一种快速直流断路器，其全分断动作时间在30 ms以内，能为整流元件和整流装置提供短路、过载和逆流保护。

断路器的形式各种各样，但它的基本结构和动作原理大体相同。它主要由触头系统、操作机械、各种脱扣器和灭弧装置等组成。四种不同型号的断路器外形示意图如图4-14所示。其结构示意图如图4-15所示。

1. 主触头

低压断路器的主触头2靠操作机构（手动或电动）合闸。正常情况下，触头能接通和分断工作电流；故障情况下，又能有效并及时地切断10倍于正常电流的故障电流，从而可以有效地保护电路中的电子电气设备。

2. 脱扣机构

脱扣机构是一套连杆机构，主触头闭合以后，主触头锁在合闸位置，如果电路发生故障，脱扣机构就在脱扣器4（过电流脱扣器）或5（失电压脱扣器）的控制下动作，从而使钩子3脱开，于是，主触头在释放弹簧1的作用下迅速分断。

4.5.2 低压断路器的选用原则

选用低压断路器时，通常应从以下几个方面来进行考虑。

1. 根据额定工作电压和工作电流

低压断路器的额定工作电压（Ue）不能低于线路中额定电压，额定工作电流不能低于线路计算的电流。断路器的额定工作电压与通断能力及使用类别有关，一台断路器可能有几个额定工作电压和相应的通断能力及使用类别。

2. 根据用途选择断路器的形式和级数

（1）万能断路器的短路通断能力较高，又有短延时脱扣能力，所以常作主开关之用。

（2）塑料壳式断路器其短路通断能力较低，一般无短延时脱扣能力，通常作为支路开关使用。

3. 长延时脱扣器整定电流

低压断路器的长延时脱扣器整定电流要大于或等于线路的计算负载电流，通常按线路负载电流的1.05～1.15倍确定，同时应不大于线路导体长期允许电流的0.8～1.0倍。

4. 根据电动机的电流选择

采用断路器作为电动机的短路保护时，对于鼠笼型异步电动机，瞬时整定电流为8～10倍电动机的额定电流；对于绕线型转子电动机，瞬时整定电流为3～6倍电动机额定电流。

5. 分离和欠压脱扣参数的确定

低压断路器的额定电压等于线路额定电压，电流类别应根据电路实际情况确定。

6. 根据配电变压器低压侧短路电流选择

采用断路器作为配电变压器低压侧总开关时，其分断能力应大于变压器低压侧的短路电流值。脱扣器的额定电流不应小于变压器的额定电流。短路保护的整定电流一般为变压器额定电流的 6～10倍，过载保护的整个额定电流等于变压器额定电流。

7. 根据短路通断能力和短时耐受能力选择

额定短路接通能力、额定短路分断能力应不低于安装处的预期短路电流。若动作时间不大于0.02 s，可不考虑短路电流的非周期分量，即把短路电流周期分量的有效值作为最大短路电流。

当动作时间大于0.02 s时，应考虑非周期分量，即把短路电流一周期内的全电流作为最大短路电流。如果经检验结果发现断路器通断能力不够，则应采取如下的措施。

（1）增加熔断器等其他保护电路，作为后备保护。

（2）采用限流断路器。

（3）必要时改用较大容量的断路器。

8. 灵敏系数的检验

灵敏系数系指线路中最小短路电流（一般取线路末端的两相或单相短路电流）和断路器瞬时和短延时脱扣器整定电流之比。

选用低压断路器，应按短路电流进行灵敏系数校验，两相短路时灵敏系数应不小于2，单相短路的灵敏系数可取1.5。

9. 匹配问题

初步选定断路器的类型和等级之后，还要和上、下级开关的保护特性进行配合，以便进行综合考虑，以免导致线路或设备出现问题时越级跳闸，使事故范围扩大。

4.5.3 低压断路器不同应用场合时的选用方法

在选择断路器时，首先应根据应用场合选择合适的类型，然后再确定具体的参数。

1. 配电用断路器的选用

配电用断路器作为电源总开关和负载支路开关，在配电线路中分配电能，并对线路中的电线电缆与变压器等提供保护。因此，配电用断路器的额定电流较大，短路分断能力要求较高，通常可选用万能式断路器。

2. 电动机保护用断路器的选用

采用闸刀开关、负荷开关、组合开关、接触器、磁力起动器来控制的电动机，其短路保护若采用熔断器，则当其某一相熔断后会导致电动机缺相运行，易导致电动机损坏。如果选择断路器来控制和保护电动机，由于断路器本身具有短路保护能力，故不需要再借助熔断器作短路保护，由此可消除电动机缺相运行的隐患，同时也能提高线路运行的安全性与可靠性。电动机保护用断路器多选择塑壳式断路器，但应注意以下几方面。

（1）长延时动作电流整定值应等于电动机的额定电流。

（2）6倍长延时动作电流整定值的可返回时间应大于或等于电动机的实际起动时间。

（3）瞬时动作电流整定值对于鼠笼型异步电动机，为8～15 倍脱扣器额定电流；对于绕线型异步电动机，为3～6倍脱扣器额定电流。

3. 家用断路器的选用

家用断路器是指民用照明或用来保护配电系统的断路器。照明线路的容量一般都不大，通常选择塑壳式断路器作为保护装置，主要用来控制照明线路在正常条件下的接通与分断，并提供过载与短路保护。目前较流行的家用断路器为小型塑壳断路器，如 DZ47系列、C45系列，住宅建筑、办公楼均采用这一类熔断器。以下是对于其参数的选择原则。

（1）照明线路保护用断路器应具有长延时过电流脱扣器，脱扣器的电流整定值等于或略小于线路的计算负载电流。

（2）断路器瞬时过电流脱扣器的整定值应等于6倍线路计算负载电流。

4. 低压断路器数据

DW10 系列低压断路器技术数据见表4-26所列。DZ 系列低压断路器技术数据见表4-27～表4-29所列。供选用时参考。

4.5.4 低压断路器的安装方法

低压断路器安装时通常应注意以下几个方面的问题。

1. 安装方式与位置

（1）低压断路器应垂直安装，安装前应检查其铭牌上所标的技术参数是否符合使用要求。

（2）板前接线的低压断路器允许安装在金属支架上或金属底板上，但板后接线的低压断路器必须安装在绝缘板上。固定低压断路器的支架或底板必须平坦，防止紧固螺丝时绝缘基座受力而损坏。为防止飞弧造成事故，应将低压断路器铜母排自绝缘基座起包200 mm的绝缘物或加相间隔弧板。

（3）为防止发生飞弧，安装时应考虑到断路器的飞弧距离，并注意到灭弧室上方接近飞弧距离处不得跨接母线。

（4）断路器与熔断器配合使用时，熔断器应装于断路器之前，以保证使用安全。

（5）当低压断路器用做总开关或电动机的控制开关时，在断路器的电源进线侧必须加装隔离开关、刀开关或熔断器，作为明显的断开点。凡设有接地螺钉的产品，均应可靠接地。

（6）电源应接在低压断路器静触点的进线端子上，脱扣器一端接负载。为保证过电流脱扣器的保护特性，连接导线的截面应按脱扣器额定电流来选用。

2. 封记与标记

（1）低压断路器的热脱扣器及电磁式脱扣器在出厂前已校正并用红漆封记，安装时均不得自行调节，以免影响脱扣器的动作特性。若使用场所的工作电流与脱扣器的额定工作电流不符时，应重换适合脱扣器额定工作电流的低压断路器。

（2）低压断路器的工作状态，可由手柄所处不同位置来表示：“分”、“合”及“自由脱扣”。“自由脱扣”表示低压断路器由于故障而断开，此时要闭合低压断路器，必须将手柄先推向“分”字，再推向“合”字，低压断路器才闭合。

3. 其他方面

（1）低压断路器在安装前应清除内部尘埃，适当给各传动部位加些润滑油；应将脱扣器的电磁铁工作面的防锈油脂抹净，以免影响电磁机构的动作值。

（2）如果低压断路器使用电动操作机构时，必须注意操作机构的电源电压，不可接错。

4.5.5 低压断路器的使用与维护

使用与维护低压断路器时，通常应注意以下几方面的问题。

（1）断路器要按规定垂直工作，连接导线必须符合规定要求。

（2）断路器工作时不可把灭弧罩取下，灭弧罩损坏应及时更换，以免发生短路时电灯不能熄灭的事故。

（3）脱扣器的整定值一经调好就不要随意变动，但应进行定期检查，以免脱扣器误动作或不动作。长期使用后要检查其弹簧是否生锈卡住，以免影响其动作。

（4）应定期清除断路器上的积尘和检查各种脱扣器的动作值，操作机构通常每两年在传动部分加注润滑油。

（5）灭弧室在分断短路电流或长期使用后，应清除灭弧室内壁和栅片上的金属颗粒和黑烟灰，以保证有良好的绝缘。

（6）断路器在分断短路电流后，应在切除上级电源的情况下，及时地检查触头。若发现有严重的电灼痕迹，可用干布擦去；若发现触头烧毛，可用细砂纸或细锉刀小心修整。但主触点一般不允许用锉刀修整。

4.5.6 低压断路器常见故障原因及处理方法

低压断路器常见故障及处理方法见表4-30所列。