湖南工程学院
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名：学号：
专业：电气工程及其自动化
设计(论文)题目：低压断路器智能脱扣器的设计
指导教师：黄绍平教授
2012年3月11日
开题报告填写要求
1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。
4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告
1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。
一、文献综述
1、前言
低压断路器（又称自动空气开关）是低压电网中一种重要的控制电器和保护电器，应用广泛，主要是在变压器的低压侧到负载间起分配电能、保护和控制配电线路的作用，对负载进行起动，调节、停止和显示。低压断路器主要是由触头系统，灭弧装置，脱扣器和操动机构组成。而脱扣器是与断路器机械上相连的（或组成整体的），用以释放保持机构并使断路器自动断开的装置。
一般说来，传统的双金属片机械式或电子电磁式脱扣器与脱扣机械部分组成整体，其动作精度低，动作值整定困难，而且为了获得不同的保护特性，要配置不同的脱扣器。随着经济的发展，对电能的需求和依赖不断地增大。因此承担电能的传输与分配、用电设备保护与控制任务的低压电器显得更为重要，传统的脱扣器已经不能满足发展需要。于是，运用计算机技术、数字信号处理技术和通信技术的智能脱扣器成为国外开关电器行业的研究开发热点。
目前智能脱扣器则不包含机械脱扣部分，仅指控制板（即可理解为断路器的内置“控制器”）。智能脱扣器的优点是其可以提供三段甚至四段保护；灵敏度高，动作值比较精确，而且可以调节；加装通讯模块后还可以与上位机连接，进行远程控制；基本不受环境温度影响。
2、智能脱扣器的功能与要求
低压断路器主要用来对发电机、电动机、变压器和电缆等设备进行过载，短路和接地故障保护。脱扣器是断路器的中枢部件，它承担着断路器的各种保护、报警、显示与控制功能。
早期的脱扣器为电磁式的。其工作原理是利用双金属片在流过电流时发热变形而使脱扣器动作，这类脱扣器制造调整困难，精度低和可靠性差。
传统的断路器保护功能是通过脱扣器中机械系统的动作来实现的，其效果也不够
理想。为了防止用电设备故障以及在供电网络出现异常时损坏用电设备，在传统断路器的基础上逐步开发出更可靠和更具保护性能的断路器。
由于用电设备数量的迅猛增加，对电力系统的运行安全可靠性、电能的质量、经济性等指标提出了更高的要求。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态，故障中最常见危害最大的就是各种形式的短路和过载，其危害是:
(1) 故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，将故障设备损坏；
(2) 电源到短路点间流过短路电流，它们引起发热和电动力将会造成在该路径中有关的非故障元件损坏；
(3) 靠近故障点的部分网络供电电压大幅度的下降，使用户的正常工作遭到破坏甚至影响产品质量；
(4) 造成较大范围的停电，破坏电力系统运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。
断路器就是在当电网不正常情况时，如过载、过压、欠压和短路等，能自动的把负载从电网上断开，从而避免危及操作人员安全和设备的正常运行，防止人身事故和火灾事故。其执行机构智能型脱扣器的基本功能是:
(1)保护包括电流三段保护(长延时过电流、短延时过电流、瞬时短路)、单相接地故障保护、欠压保护等，而且保护参数可设定；
(2)测量可测量电流、电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数、电能等各种电量，并可以显示；
(3)断路器状态在线监测例如：
①断路器操作次数统计——监测断路器是否达到规定机械寿命次数或达到需要进行维修的次数；
②开断电流加权值——间接监测断路器触头的电磨损，预测其剩余电寿命；
(4)通信智能脱扣器与配电自动化系统的主控计算机(上位机)进行通信，一方面，上传电参数测量值、断路器工作状态(断开还是闭合)、故障信号、断路器自诊断信息等；另一方面，上位机可对断路器进行遥控(断路器分、合闸)、遥测、遥调(调整保护整定值)、遥信的“四遥”功能。目前，世界上各大开关电器制造商均推出了智能型低
压断路器(装有智能脱扣器的断路器)，如ABB公司的F系列，施耐德公司的M系列，西门子公司的3WN系列和3VF系列，三菱公司的AE系列等，这些产品均在国内有所应用。国内一些电器厂家也推出了引进技术的智能型低压断路器，如M系列、DW45系列、DW48系列等。
3、低压断路器的智能化发展
3.1大电流电弧分断技术：
随着电网容量不断增加，对低压断路器分断能力要求不断提高，对低压断路器分断性能提出了更高的要求。为了提高系统运行可靠性，新一代万能式断路器一般均达到Icu=Ics=Icw，在提高Icu、Ics同时，重点提高Icw。新一代塑壳断路器要求Icu=Ics，重点提高Ics。为了提高分断性能，主要采取以下措施。
(1)采用双断点触头灭弧系统：
双断点触头灭弧系统过去在控制电器中应用较为普遍，其主要目的是缩小产品体积。低压断路器分断能力高，触头灭弧系统较为复杂。如采用双断点系统，产品结构更为复杂，有一系列技术关键需要解决。其中最主要的二个技术难点是设计可靠的卡住机构，又不侵犯专利，以及两个触头闭合与断开时同步性问题，且制造工艺要求高。为此对双断点触头灭弧系统是不是低压断路器发展方向存在明显分歧意见。随着现代设计技术不断发展与应用，上述技术难点已经得到有效解决。作者认为作为高性能MCCB 产品双断点触头系统肯定是发展方向，是单独点结构无法比拟的。它使塑壳断路器具有更好的限流性能，更高的分断能力，较好实现了Icu=Ics。并为实现限流选择性保护，以及产品小型化、高寿命、高可靠、环保等创造了更好条件。
但是，作为经济型MCCB产品，考虑制造成本不宜采用双断点系统。因此，对新一代高性能MCCB如何合理构成系列产品是值得探讨的问题。传统的系列型式高分断型、较高分断型、标准型、经济型结构型式基本相同，在新一代MCCB中可能是不适宜的。
(2)作为高性能ACB产品，双断点触头灭弧系统也是发展方向之一。它为ACB分断性能进一步提高，提供了更大的空间。为在极短时间内实现全电流选择性保护创造了更好条件。但是，作为普通型（标准型）ACB产品也不宜采用双断点系统。
运用低压电器现代设计与测试技术对触头灭弧系统进行优化设计，并采用气吹等辅助手段使电弧快速、可靠进入灭弧室。同时，有效控制游离气体扩散途径，避免相间、相对地飞弧，使飞弧距离控制在最小范围。
3.2过电流保护新技术
低压断路器主要承担低压配电系统过电流保护以及其它各类故障保护，目前性能基本满足了系统故障保护要求。但是，就配电系统过电流保护看，目前保护方式是不完善的。主要存在以下问题：
(1)目前选择性保护一般局限于低压断路器短延时电流以下范围。当故障电流达到上级瞬动电流时，容易造成上、下级断路器同时跳闸，甚至越级跳闸。
(2)由于终端过电流保护用小断路器目前均为限流瞬动型，所以终端配电系统基本没有选择性保护。
(3)目前系统短路时选择性保护通过短延时实现，短延时时间一般为0.2秒～0.4秒。对三级供电系统，主开关短延时时间可达0.6～1，秒甚至更大。所以，目前低压配电系统实现选择性保护时间较长，对低压电器、成套装置及系统动、热稳定要求高
(4)配电系统运行可靠性难以保证。
新一代低压断路器采用过电流保护新技术达到的目标要求主要包括二方面内容：
(1)实现低压配电系统全范围、全电流选择性保护。
(2)在极短时间内实现选择性保护，整个选择性保护时间从原来1秒～1.2秒缩
短至0.2～0.5秒。
为实现上述目标，新一代低压断路器应达到以下要求：
(1)新一代ACB实现全电流范围选择性保护。
(2)新一代MCCB应具有限流选择性保护功能。
(3) 开发具有短延时保护功能MCB。
(4) 新一代ACB、MCCB均应采用区域选择性保护技术。
过电流保护新技术采用后达到的主要效果如下：
(1)从根本上避免低压配电系统越级跳闸和故障级断路器正常分断后，上级断路器同时分闸。使配电系统短路故障限制在最小范围，大大提高配电系统供电可靠性。
(2)大大缩短实现选择性保护时间，降低电器设备动、热稳定要求，有利于节材、节能和产品小型化。
3.3可通信与综合智能化技术
为了提高低压配电与控制系统运行可靠性以及自动化程度，实现系统网络化是发展的必然方向。一旦系统实现网络化，低压电器必须具有双向通信功能，经通信适配
器能与各种现场总线系统连接。工业以太网技术发展与应用，使配电系统通信网络变得更简洁、更高效。
配电系统实现网络化，低压断路器实现可通信后，将使断路器智能化功能得以充分发挥，并促进智能化功能进一步完善与扩大。从国内外新一代智能化断路器发展情况看，将保护、测量、故障预警、自诊断、监控、能量管理等功能集中于一体。
3.4低压断路器小型化与模块化技术
产品小型化既是低压电器技术水平的体现，也是成套设备及系统小型化的需要。对推进电器产品节材、节能具有重要意义。低压断路器小型化主要借助于新技术、新工艺应用以及产品结构上创新，新一代产品与第三代产品相比，体积平均缩小20～50%。低压断路器模块化水平也是低压电器设计与制造能力体现，是实现低压电器多功能、提高产品使用与维护性能的需要。低压断路器零部件、附件模块化水平一定程度上反映了一个国家低压电器研究与制造水平。断路器模块化水平包括：功能附件模块种类、标准化程度、制造工艺性、维护方便性以及模块小型化等。
3.5低压断路器可靠性与环保技术
提高断路器可靠性以及环保技术的应用是新一代低压断路器研发工作的主要任务之一。低压断路器可靠性是低压配电系统运行可靠性的必要条件。
主要包括以下内容：
(1)动作可靠性：包括低压断路器操作可靠性和系统发生故障时保护可靠性。通过操作机构运动与受力仿真分析研究、优化零部件设计，能有效提高低压断路器机械寿命与操作可靠性。通过智能控制器可靠性分析研究，以确保断路器接受故障信号后动作可靠性以及动作特性一致性等。
(2)分断可靠性：运用现代测试技术分析断路器分断过程电弧运动与熄灭过程，通过优化设计使断路器熄弧性能与可靠性达到最佳状态。
(3)承受环境变化可靠性：包括气候环境变化如高、低温下动作可靠性，电磁环境变化即EMC性能应全面符合标准要求。
(4)内外部附件工作可靠性是目前低压断路器运行可靠性存在的主要问题，也是新一代产品和其它新产品研发时急需解决的问题。低压断路器环保技术，包括产品制造过程，投入系统后运行过程不污染环境，产品寿命终了时便于回取等。
参考文献
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毕业设计（论文）开题报告
２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施
开题报告
一、课题的目的和现实意义
在当今以电能作为能量传输和使用的主要方式的时代，从电力的产生、传输到分配使用的过程中，各个方面对电能质量都有较高的要求，出现故障的几率和范围越小越好，故障持续时间越短越好，而且要有较高的自动化、智能化水平。
断路器是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通承载一定时间和分断电流的一种开关电路，具有过载、短路、漏电和接地等故障保护功能。而对线路进行各种参数的检测，在符合预定条件下发出信号使断路器动作由脱扣器来完成，因此断路器的性能很大程度上取决于脱扣器的性能，脱扣器是断路器里最重要的核心部件。
老式断路器为得到不同的保护特性，要配置不同的脱扣器，如电磁式器件、热脱扣器和延时脱扣器等，其动作时间长，精度低，特别是整定比较困难。随着计算机技术、微电子技术和网络通信技术的发展，脱扣器由热式、电磁式、电子式脱扣器，发展到具有微控制芯片的智能化脱扣器，智能脱扣器除了要实现断路器的分合控制和对线路过载、短路、接地故障进行保护的基本功能外，还可以测量和显示电流、电压、功率等电参数，进行软硬件自检，并且通过键盘可以修改保护整定值，通过通信接口实现遥测、遥控、遥调功能。这对于变电、配电和供电的自动化和无人值守有很重要的意义。
在当前断路器的机械结构、触头系统等技术日益成熟的情况下，大力发展智能化脱扣器，使得断路器产品的性能有质的提高已经成了业内的共识。
二、课题发展现状和前景展望
在电力事业飞速发展的今天．工作环境中人身，安全是至关重要的。电力设备故障时的电弧喷射是造成伤害的一个重要的安全问题。近期国际上通过研究。对工作在电力设备附近的人们由于电弧喷射的伤害和其危险性制定了标准，如美国的IEEE1584和NFPA70E--2004．后者定义喷弧伤害为“由于电弧释放的能量所造成的危险”。在一个电弧喷射事故中，电能转变为热能、压力、可见光和辐射能，当估计电弧喷射的危害时，
主要考虑热能，用J／cm2来表示。当事故能量<5 J／cm2时，按NFPA70E标准定伤害程度为0级。要防止电力设备电弧喷射的危害，可采用如下4种措施：①采用遥控技术使操作人员远离电力设备；②降低故障电流：③采用动态电弧喷射检测技术。利用传感器，当检测到有工作人员接近电力设备时。自动降低断路器的脱扣时间，以减少电弧能量和提高安全性；(垄)IEEE1584规定工作人员接近电力设备时．为避免电弧喷射必须穿戴特殊的防护服。西门子公司新推出的wL框架断路器的智能脱扣器已具有上述第③项措施的功能：而cutle--Hammer公司则用该技术改造原有的智能脱扣器．并把该技术称为“防弧开关”，智能脱扣器装配了该技术后．可大大降低故障的能量水平。
IEEE 1584提供了由实验室试验获得最大机率的电弧电流以及它的85％两个数值，基于这两个数据，电弧危害的等级可由电弧喷射事故的能量来划分，它决定于事故清除时间。
除以上的特殊功能外，近期推出的新一代低压断路器的智能脱扣器还增加了不少新功能，如日本寺崎公司的TemPower 2框架断路器具有以下新功能：①反时限特性可以有多种选择，包括标准反时限、过反时限和超反时限。为适应多种保护对象的要求，有各种脱扣器型号，如AGR—L用于线路和变压器保护，AGR—S用于发电机保护。②双电源转换的报警作用。当后备电源为了保证连续供电而需要起动时，该功能起报警作用。③发电机反向功率保护。用于并联发电机保护时，如发现有反向功率传输时，保护作用动作。④中线保护。对三相四线制系统，当存在谐波畸变时，大量三次谐波电流会通过中心线，该保护功能能避免三次谐波电源对中线的烧损。⑤触头温度检测功能。对框架断路器的主触头温度进行监控，当触头温度超过1550C时发出警报。近年来，低压断路器及其配电系统的通信功能也有大幅度提高。例如西门子公司推出的新一代Sentrons WL 框架断路器，与老产品相比，老产品只能连接Profidus--DP。新产品发展到能连接Profidus—DP、EtherNet、Modbus、Lonworks多种总线，开关内配置了cubiclebus内部总线，其Pm胁us—DP的通信接口Com 15连接EtherNet的数据适配器BDA。可进一步连接EtherNeL／Intra--net／Intemet，COM 15支持扩展的Profibus规约DPV 1，26可传送各种信息，包括非周期信息。通信功能的增强进一步加强了低压电器元件和配电系统的联系。由此，西门子公司提出了“综合电力”的新概念。它把ACCESSlM电能监测系统、低压开关柜、电动机控制中心、母线和电力变压器综合在一起，这种综合还包含制造厂对用户的综合服务，即从系统的初始规划、设计、运输、安装、开车、投产连接
起来，实行全面服务，给用户最大的方便。把ACCESSlM是一种基于Web的电能监控系统，它提供实时企业级电力质量和工作可靠性监控，把ACCESSlM提供最新电力质量监控的硬件和软件技术，从该系统可获得大量的系统级数据信息，供分析、储存和共享。由于把ACCESSlM基于web的。故用户可在任何地点、任何时间方便地存取数据。ABB公司也提出了一个类似的总体解决方案，称为工业IT，使新型的Emax框架断路器、Tmax塑壳断路器和其他产品都作为一个完整解决方案的一部分，每个功能单元可执行测量、控制、优化和相互协调、配合等功能，并为用户提供安装、使用及维护指导，实现产品到用户服务综合解决方案。Emax框架断路器有很强的通信功能，其通信模块可连接Modbus网络，通信系统中BT030装置可与笔记本电脑用蓝牙技术进行通信，EP OIO--FBP作为一个总线插接件，采用ABB Fieldbus plug新概念。像一个插座，可以选择连接到Profibus、DeviceNet或AS—I总线网络。
三、课题主要内容及要求
3.1设计原理内容
智能脱扣器的基本工作原理可以描述如下:电流互感器从供电线路中吸取能量供给脱扣器的电源系统，同时将被测电流转换为与之成比例的电压信号。电压信号经过信号调理电路后送入中央处理单元进行运算和处理，与整定电流和动作时间的整定值进行比较。当发生过载、短路以及瞬动故障时单片机发出脱扣信号并控制断路器分断电路。
设计包括主要由电源模块、信号调理模块、中央处理单元、脱扣驱动模块、人机交互模块以及通信模块、软件设计等组成。
3.2 设计要求
本课题要求设计一个以单片机作控制器的低压断路器智能脱扣器，要求具有过载、短路、欠电压、过电压、三相不平衡、接地保护、负荷监控、电气量测量、通信（RS-485）等功能，采用LCD显示。
四、研究方法、步骤和措施
4.1研究方法
查阅资料，论文文献确定各个元件的选用。了解各个模块功能的实现，设计相应的控制程序软件。
4.2 步骤
1、智能脱扣器总体结构与工作原理
2、单片机系统选定
3、模拟信号检测单元
4、执行电路的设计及运算
5、通信的实现
6、抗干扰设计
7、软件设计
毕业设计（论文）开题报告
指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：
2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：
指导教师：
年月日所在专业审查意见：
负责人：
年月日
低压断路器型号的含义是什么？ 举例： HUM18-63C32/1 HU-----企业代号(环宇)，M18---产品型号，63-----壳架等级， C------使用类别:照明电路(或者一般电路) 32-----额定电流，1-------1P(1极) 断路器DW17-400/3：DW-万能自动空气断路器； 17-设计代号；“-400”-额定电流(A)；“/3”-3极。 （1）由线路的计算电流来决定断路器的额定电流；（大概有99%的设计者做到了这一条）。 （2）断路器的短路整定电流应躲过线路的正常工作启动电流。（大概有30%的设计者注意到了这一条）。 （3）按线路的最大短路电流来校验低压断路器的分断能力；（大概有10%的设计者注意到了这一条）。 （4）按照线路的最小短路电流来校验断路器动作的灵敏性，即线路最小短路电流应不小于断路器短路整定电流的1.3倍；（大概有5%的设计者注意到了一条）。 （5）按照线路上的短路冲击电流（即短路全电流最大瞬时值）来校验断路器的额定短路接通能力（最大电流预期峰值），即后者应大于前者。 问：空气开关（断路器）的极性和表示方法是怎样的？ 单极220V 切断火线（小型断路器） 双极220V 火线与零线同时切断（DPN零线火线双进双出断路器） 三级380V三相线全部切断 四级380V三相火线一相零线全部切断。 断路器极数选用 对于微型断路器来说，1P+N、1P、2P一般都用来作为单相用电器的通断控制，但效果不同。 1P------单极断路器，具有热磁脱扣功能，仅控制火线（相线）； 1P+N----单极+N断路器，同时控制火线、零线，但只有火线具有热磁脱扣功能；2P------单相2极断路器，同时控制火线、零线，且都具有热磁脱扣功能。 所以,可以得出以下结论： 1、为减少成本，用1P就可以，但上级断路器必须有漏电脱扣功能，检修时为防止火、零错乱造成事故，必须切断上级电源； 2、为检修时避免1条的问题，可用1P+N（即DPN）； 3、用2P的理由：对于同样是18mm模数的断路器壳体而言，内部装1P和装1P+N 是有区别的，前者在短路事故状态下的“极限分断能力”肯定要高于后者，毕竟空间是影响分断能力的一个重要因素。所以，对于比较重要、检修与操作频繁、容易出现故障的用电回路，最好还是用2P（成本高些）。 1P+N=一极+零线保护的（如室内用电保护），常用于室内；1P=单极的，常用于单相小负荷（如室内照明回路）；2P=二级，常用于较大负荷（如室外照明回路）。P---极。1P就是一个单个的开关，2P就是俩开关，1P+N就是开关内部一个
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
分励脱扣器（原理） 分励脱扣器本质上就是一个分闸线圈加脱扣器。热脱扣和电磁脱扣也用这个脱扣器。给分励脱扣线圈加上规定的电压，断路器就脱扣而分闸。分励脱扣器常用在远距离自动断电的控制上，现在用得最多的就是消防控制室切断非消防电源。断路器分励脱扣后是不能立刻远控合闸的，也不能直接手动合闸，必须将断路器再扣后方能合闸，这和过载等脱扣跳闸后要再扣一样。这就是分励脱扣和电动操作分闸的区别。 断路器操作把手有三个位置，除大家知道的上分下合两个位置外，脱扣后把手将停留在中间位置。所谓再扣就是将把手从中间位置下扳到分的位置使脱扣器重新钩住，然后才能合闸。 分励脱扣线圈电压种类有交流和直流，电压大小有各种电压等级。切断非消防电源时用DC24V消防电源作分励脱扣线圈电源是最方便也是最简单的。分励脱扣线圈只能短时间通电，时间一长就烧坏；所以在控制回路里要串接一个断路器的常闭接点，断路器脱扣后切断分励脱扣线圈的电流。 分励线圈是用来跳闸的合闸线圈是用来合闸的合闸线圈吸合所有的常开都闭合，所有的常闭都断开分励线圈吸合后（跳闸）所有的常开都断开，所有的常闭都闭合 分励脱扣器原理图 一、分励脱扣器原理图 在民用建筑中非消防电源的切除中,强切消防时需要停电的回路，选用带分励脱扣器的断路器，以使消防报警系统能在消防中心通过输入输出控制模块 或控制电缆远距离使断路器跳闸，以切断此类负荷的电源。
二、低压断路器的结构和工作原理 断路器，在电路中作接通、分断和承载额定工作电流，并能在线路和电动机发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠的保护。断路器的动、静触头及触杆设计成平行状，利用短路产生的电动斥力使动、静触头断开，分断能力高，限流特性强。 ．短路时，静触头周围的芳香族绝缘物气化，起冷却灭弧作用，飞弧距离为零。断路器的灭弧室采用金属栅片结构，触头系统具有斥力限流机构，因 此，断路器具有很高的分断能力和限流能力。 ．具有复式脱扣器。反时限动作是双金属片受热弯曲使脱扣器动作，瞬时动作是铁芯街铁机构带动脱扣器动作。脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3 种。. 空气开关内部比较精密，原理却甚为简单。它在入线和出线间串了个10几20圈的电感，电流足够时吸合带动机械杠杆而动作保护。比较安全又不用 换保险，是很好的推荐。 自动空气开关也称为低压断路器，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。 自动空气开关具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。 低压断路器的结构和工作原理 自动空气开关由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成。自动空气开关工作原理图如
1低压断路器及智能化脱扣器概述 1.1 低压断路器 随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 1．2 脱扣器的发展过程 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，该脱扣器只能实现瞬时保护功能。随着断路器的发展，其额定工作电压，电流以及分段能哭和保护功能不断发展，脱扣器也随之发展起来。在采用油阻尼，空气阻尼，钟表结构等作为延时元件后，脱扣器实现了过载延时和短路延时等功能。采用热双金属片的热
式脱扣器也逐步出现，到20世纪60年代初，由于电子技术的普及和应用，出现了半导体脱扣器。现用的脱扣器出来热式脱扣器，电磁式脱扣器外，还有半导体是脱扣器。进入20世纪90年代初依赖，低压断路器的保护紧跟国际发展趋势，由电子式向数字智能化方向发展，脱扣器的过流脱扣系统由微处理器控制。它除了保持了电子式脱扣器的各种优点外，还具有保护精度高，调节范围广，操作方便等特点。特脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，该随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。
脱扣特性曲线的意思，应用场合不同会有不同的特性曲线（电流-脱扣时间）。B特性适用于纯阻性负载和低感照明回路； C特性适用于感性负载和高感照明回路； D特性适用于高感负载和较大冲击电流的配电系统； K特性适用于电机保护和变压器配电系统； 他们的热脱扣特性和电磁脱扣特性是不一样的 特性字母后面的数字是指额定电流 如果想有更深的了解可参照GB10963 瞬时过载能力，B：2倍、C：5倍、D：10倍 IEC60898 标准规定的III 级限流要求 B 型曲线： 保护短路电流较小的负载(保护短路电流较小的负载) □脱扣特性: 瞬时脱扣范围(3～5) In C 型曲线： 保护常规负载和配电线缆(配电保护) □脱扣特性: 瞬时脱扣范围(5～10) In D 型曲线： 保护起动电流大的冲击性负荷(如电动机，变压器等)(动力保护) □脱扣特性: 瞬时脱扣范围(10～14) In K型脱扣曲线：具备1.2倍热脱扣动作电流和8～14倍磁脱扣动作范围，适用于保护电动机线路设备，有较高的抗冲击电流能力――――――――――――――――― 对于微型断路器来讲，共有四种磁脱扣曲线类型的断路器，脱扣曲线A/B/C/D 1、A型脱扣曲线：磁脱扣电流为（2-3）In,适用于保护半导体电子线路，带小功率电源变压器的测量回路或线路长且电流小的系统
2、B型脱扣曲线：磁脱扣电流为（3-5）In，适用于保护住户配电系统，家用电器的保护和人身安全保护 3、C型脱扣曲线：磁脱扣电流为（5-10）In，适用于保护配电线路以及具有较高接通电流的照明线路 4、D型脱扣曲线：磁脱扣电流为（10-20）In，适用于保护具有很高冲击电流的设备，如变压器，电磁阀等 如果是微断的话：B型是3~5倍额定电流时脱扣C型是5~10倍额定电流时脱扣D型是10~14倍额定电流时脱扣按断路器脱扣反时限的特性（也就是说过载电流越大，脱扣时间越短），和脱扣特性曲线图（主要是看在多大的电流下多长时间左右脱扣）。然后按用电设备的要求来选用。一般照明可以选B型或C型（选C型情况更多，属于常用的），动力设备或小型（小功率）电机可以选D型。
HSW1型智能型万能式低压断路器检修规程 1 范围 1.1本规程适用于杭州之江开关股份有限公司生产的智能型万能式断路器规程。 1.2本规程适用于#5、#6机组中的所有低压智能型断路器。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改或修订版均不适用于本标准，然而，其鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB14048.2《低压开关设备和控制设备低压断路器》 1EC60947—2《低压开关设备和控制设备低压断路器》 DL/.T596.1996电气设备预防性规程 DL/.T617.1997气体绝缘金属封闭开关设备技术文件 华北电力集团公司二000年《电力设备交接预防性试验规程》 3 总则 3.1本规程规定了HSW1系列智能型万能式低压断路器 3.2预试项目按相关标准执行 4 型号含义 5 结构特点 断路器为全体布置形式，且有结构紧凑，体积小的特点。 触头系统封闭在绝缘底板内，且每个触头边都用绝缘板隔开，形成一个小室，智能型脱扣器，手柄操作机构，电动操作机构依次排在前面形成各自独立的单元，如其中一个单元坏了，可将其拆下换上新的一般无需检修。 企业代号 极数（四极标以4，三极时不标） 断路器的壳架等级额定电流 设计序号 万能式断路器 HS W 1
6主要技术参数 6.2断路器的最大耗损功率（环境温度﹢40℃）。 HSW1—1000 三级210V A 四级250V A HSW1—4000 三级1200V A 四级1220VA HSW1—2000 三级360V A 四级420V A HSW1—6300 三级1250V A 四级1350V A HSW1—3200 三级870V A 四级1020V A 断路器在不同环境温度下额定电流变动表见下表 注：以上数据仅作为指导、参考用 7 检修周期和内容 因其断路器机械、电器特殊性一般无需检修只能做一般性检查。 7.1周期为小修每年2次 大修随机组大修新投运一年后大修。 7.2检修内容 投运以后的断路器应定期进行清扫，以保持绝缘件，导电件表面的清洁，紧固各部螺丝，以免过热。 检查各部连接销子，有无磨损或丢失。 定期对断路器各转动部位，加润滑油、防止机械犯卡，定期对断路器上一次隔离插头的接触部位应定期清理并涂上新的导电膏。 定期清扫母线，紧固母线各连接螺丝。 临时性检修根据运行情况再定。
低压断路器的结构和工作原理? 断路器，在电路中作接通、分断和承载额定工作电流，并能在线路和电动机发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠的保护。断路器的动、静触头及触杆设计成平行状，利用短路产生的电动斥力使动、静触头断开，分断能力高，限流特性强。 短路时，静触头周围的芳香族绝缘物气化，起冷却灭弧作用，飞弧距离为零。断路器的灭弧室采用金属栅片结构，触头系统具有斥力限流机构，因此，断路器具有很高的分断能力和限流能力。 具有复式脱扣器。反时限动作是双金属片受热弯曲使脱扣器动作，瞬时动作是铁芯街铁机构带动脱扣器动作。脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3种。. 空气开关内部比较精密，原理却甚为简单。它在入线和出线间串了个10几20圈的电感，电流足够时吸合带动机械杠杆而动作保护。比较安全又不用换保险，是很好的推荐。 自动空气开关也称为低压断路器，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。 自动空气开关具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。 低压断路器的结构和工作原理 自动空气开关由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成 自动空气开关的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。
低压断路器 一、低压断路器得分类 低压断路器（曾称自动开关)就就是一种不仅可以接通与分断正常负荷电流与过负荷电流,还可以接通与分断短路电流得开关电器。低压断路器在电路中除起通断控制作用外,还具有保护功能,如过负荷、短路、欠压与漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作与电动操作，有得还可以实现远方遥控操作。 低压断路器得分类:低压断路器得分类方式很多 按结构形式可分为: 框架式断路器(AＣB)又称开启式、万能式断路器。比如ABB得Ｆ、Emax系列、施耐德得M、MＴ系列、穆勒得IZM系列、西门子得WＬ系列、国产得DW系列等。框架式断路器所有零件都装在一个绝缘得金属框架内，常为开启式，可装设多种附件,更换触头与部件较为方便。有手操动、储能式、非储能式以及电动式等操动形式。按安装方式可分为固定式与抽屉式两种,固定式外壳采用金属材料,外形尺寸较大,防护等级较低;抽屉式采用工程塑料外壳,结构较为紧凑,防护等级高,检修方便，多用在电源端总开关。过电流脱扣器有热磁式、电磁式(单磁)、电子式与智能化脱扣器等几种。断路器具有长延时、短延时、瞬时三段保护及接地保护,每种保护整定值均根据其壳架等级在一定范围内可选择或调整。随着微电子技术得发展,现在部分智能型断路器具有区域选择联锁功能,充分保证了动作得灵敏性与选择性。ACＢ得最大特点就就是容量大、极限短路分断能力高与足够得短时耐受电流,有得断路器得额定电流高达500０Ａ，额定短时耐受(允许)电流Icｗ高达１００kA (1S)。这使得ＡCB得有很好得选择性与稳定性。ACB得功能完善但价格贵,多用于作为低压配电系统得主开关,以及重要得、负载较大得主干线得保护。 塑壳式断路器(ＭＣCB）又称装置式断路器,比如ＡBB得lsｏmａxS、Tｍａx系列、施耐德得ＮS、ＮＳX系列、国产得DZ20系列等。所有零件都密封于外壳中,辅助触点、欠压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化,由于结构非常紧凑，MCＣB基本不能检修。MCCＢ多为手动操作,大容量也有选择电动操作。由干电子式保护脱扣器得应用,MCCB也具备了三段保护特性，但由于价格因素，采用热磁式或电磁式脱扣器得断路器用量更大。ＭCCB得特点就就是体积小、接触防护好、安装使用方便、价格相对便宜。但与AＣＢ比，MCＣB得容量小,短路分断能力低，选择性与短时耐受能力差。近年来新型MCCＢ容量已经做到3000A，极限短路分断能力高达150ｋＡ以上，但因结构上得原因，短时耐受能力就就是最大短板，使选择型MCCB 得应用受到局限。由于上述原因，MＣCB主要用于未端线路与一些分干线,主要作电动机、小容量配电线路。 还有一类叫微型断路器（MCＢ)又称微断,比如ABＢ得S25０系列、施耐德得C65系列、国产得DZ4７系列等。实际上也就就是塑壳断路器得一种,因其体积很小把它另列，微断得特点就就是结构紧凑、接触防护好、安装使用方便、价格便宜,与塑壳式断路器相比容量更小,短路分断能力更低,短时耐受能力更差,主要做微小型电动机、小容量配电线路与照明保护与家用。 按保护负载性质与特性可分为:配电保护型、电动机保护型与家用保护型断路器。 按脱扣器类型可分为：电磁(单磁)脱扣器、热磁脱扣器与电子脱扣器,电子脱扣器还可分为拨动开关式、智能数显式。 按使用类别分为非选择型(Ａ类)与选择型(B类)。 A类,这类断路器不设置任何脱扣延时,只要达到定值立即跳闸。承受短路得时间就就就是瞬时脱扣器动作得时间。此时选择断路器可按Icｓ或Ｉcｕ满足短路预期电流,考虑到更严格一些得使用条件,一般我们习惯按Ｉcs满足短路预期电流选择。
低压断路器 一、低压断路器的分类 低压断路器(曾称自动开关)就是一种不仅可以接通与分断正常负荷电流与过负荷电流,还可以接通与分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起通断控制作用外,还具有保护功能,如过负荷、短路、欠压与漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作与电动操作,有的还可以实现远方遥控操作。 低压断路器的分类:低压断路器的分类方式很多 按结构形式可分为: 框架式断路器(ACB)又称开启式、万能式断路器。比如ABB的F、Emax系列、施耐德的M、MT系列、穆勒的IZM系列、西门子的WL系列、国产的DW系列等。框架式断路器所有零件都装在一个绝缘的金属框架内,常为开启式,可装设多种附件,更换触头与部件较为方便。有手操动、储能式、非储能式以及电动式等操动形式。按安装方式可分为固定式与抽屉式两种,固定式外壳采用金属材料,外形尺寸较大,防护等级较低;抽屉式采用工程塑料外壳,结构较为紧凑,防护等级高,检修方便,多用在电源端总开关。过电流脱扣器有热磁式、电磁式(单磁)、电子式与智能化脱扣器等几种。断路器具有长延时、短延时、瞬时三段保护及接地保护,每种保护整定值均根据其壳架等级在一定范围内可选择或调整。随着微电子技术的发展,现在部分智能型断路器具有区域选择联锁功能,充分保证了动作的灵敏性与选择性。ACB的最大特点就是容量大、极限短路分断能力高与足够的短时耐受电流,有的断路器的额定电流高达5000 A,额定短时耐受(允许)电流Icw 高达100kA (1S)。这使得ACB的有很好的选择性与稳定性。ACB的功能完善但价格贵,多用于作为低压配电系统的主开关,以及重要的、负载较大的主干线的保护。 塑壳式断路器(MCCB)又称装置式断路器,比如ABB的lsomaxS、Tmax系列、施耐德的NS、NSX系列、国产的DZ20系列等。所有零件都密封于外壳中,辅助触点、欠压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化,由于结构非常紧凑,MCCB基本不能检修。MCCB多为手动操作,大容量也有选择电动操作。由干电子式保护脱扣器的应用,MCCB也具备了三段保护特性,但由于价格因素,采用热磁式或电磁式脱扣器的断路器用量更大。MCCB的特点就是体积小、接触防护好、安装使用方便、价格相对便宜。但与ACB比,MCCB的容量小,短路分断能力低,选择性与短时耐受能力差。近年来新型MCCB容量已经做到3000A,极限短路分断能力高达150kA以上,但因结构上的原因,短时耐受能力就是最大短板,使选择型MCCB的应用受到局限。由于上述原因,MCCB 主要用于未端线路与一些分干线,主要作电动机、小容量配电线路。 还有一类叫微型断路器(MCB)又称微断,比如ABB的S250系列、施耐德的C65系列、国产的DZ47系列等。实际上也就是塑壳断路器的一种,因其体积很小把它另列,微断的特点就是结构紧凑、接触防护好、安装使用方便、价格便宜,与塑壳式断路器相比容量更小,短路分断能力更低,短时耐受能力更差,主要做微小型电动机、小容量配电线路与照明保护与家用。 按保护负载性质与特性可分为:配电保护型、电动机保护型与家用保护型断路器。 按脱扣器类型可分为:电磁(单磁)脱扣器、热磁脱扣器与电子脱扣器,电子脱扣器还可分为拨动开关式、智能数显式。 按使用类别分为非选择型(A类)与选择型(B类)。 A类,这类断路器不设置任何脱扣延时,只要达到定值立即跳闸。承受短路的时间就就是瞬时脱扣器动作的时间。此时选择断路器可按Ics或Icu满足短路预期电流,考虑到更严格一些的使用条件,一般我们习惯按Ics满足短路预期电流选择。 B类,这类断路器为了实现选择性在小于Icw的短路时延时一定时间脱扣。此时选择断路器就必须按Icw满足短路预期电流。
电气设计及选型指南 低压断路器 2017年6 月 试用本
前言 为指导本公司电气设计人员对低压断路器的设计及选型应用，特编制本《电气设计及选型指南低压断路器》试用本。 本《电气设计及选型指南低压断路器》试用本仅限公司内部使用，版权为本公司所有。 本《电气设计及选型指南低压断路器》试用本包括以下几部分： 定义； 分类； 功能及应用； 常用产品介绍。 因编制人员经验不足、水平有限、时间仓促，疏漏之处在所难免，为此首发试用本。欢迎业内人员对此试用本提出批评和指正。 电气 二零一七年六月
目录 前言............................................................................... I 目录.............................................................................. II 1定义 (1) 1.1断路器 (1) 1.1.1壳架等级 (1) 1.2低压断路器 (1) 1.3插入式断路器 (1) 1.4抽屉式断路器 (1) 1.5塑料外壳式断路器 (1) 1.6空气断路器 (1) 1.7真空断路器 (1) 1.8气体断路器 (1) 1.9剩余电流动作断路器 (1) 1.10浪涌保护器 (1) 1.10.1最大放电电流 (2) 1.11有关人力操作 (2) 1.12有关动力操作 (2) 1.13储能操作 (2) 1.14无关人力操作 (2) 1.15无关动力操作 (2) 1.16过电流 (2) 1.17短路 (2) 1.18过载 (2) 1.19脱扣器 (2) 1.20短路脱扣器 (2) 1.21脱扣电流 (3) 1.22断开时间 (3) 1.23分断能力 (3) 1.24短路分断（或接通）能力 (3) 1.24.1极限短路分断能力 (3) 1.24.2运行短路分断能力 (3) 1.25过电流保护配合 (3) 1.25.1过电流选择性 (3) 1.25.2全选择性 (3) 1.25.3局部选择性 (3) 1.26后备保护 (3) 1.27短时耐受电流 (3) 1.28剩余电流 (3) 1.29剩余动作电流 (4)
断路器的分类 国际上通用的脱扣特性(曲线)有:A、B、C、D脱扣特性。 A特性：2倍额定电流，很少用，一般用于半导体保护； B特性：2~3倍额定电流，一般用于变压器侧的二次回路保护； C特性：5~10倍额定电流，该特性是最常用的，一般用于建筑照明用电等等； D特性：10~20倍额定电流，一般用于动力配电. 另外，还有ABB公司获取专利的K特性，它主要是用于额定电流40A以下的电动机系统．注：所谓的多少倍电流，就是抗冲击电流，给一定的时间开关不跳闸．特性就是如何避开冲击电流。 断路器额定电流=1.2～2倍计算电流。 根据被保护负载的不同，小型断路器具有不同的保护特性: B 型曲线 脱扣特性: 瞬时脱扣范围 (3 ~ 5) In 用于保护短路电流较小的负载 (如电源、长电缆等) C 型曲线 脱扣特性: 瞬时脱扣范围 (5 ~ 10) In 用于保护常规负载和配电线缆
D 型曲线 脱扣特性: 瞬时脱扣范围 (10 ~ 14) In 用于保护起动电流大的冲击性负载 (如电动机，变压器等) 低压断路器的脱扣器选型 断路器的脱扣器型式有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路(电磁)脱扣器，并有长延时、短延时、瞬时之分。过电流脱扣器最为常用。 过电流脱扣器其动作电流整定值可以是固定的或是可调的，调节时通常利用旋钮或是调节杠杆。电磁式过流脱扣器既可以是固定的，也可以是可调的，而电子式过流脱扣器通常总是可调的。断路器的分断能力指的就是能够承受的最大短路电流。所选断路器的的分断能力必须大于其保护设备的短路电流， 过电流脱扣器按安装方式又可分为固定安装式或模块化安装式。固定安装式脱扣器和断路器壳体加工为一体，一旦出厂，其脱扣器额定电流不可调节，如DZ20型；而模块化安装式脱扣作为断路器的一个安装模块，可随时调换，灵活性很强。 长延时型：小于10S，用作过载保护； 短延时型:0.1～0.4s,用作短路、过载保护； 瞬时型：0.02S，用作短路保护。 长延时型脱扣器的整定电流≥1.1倍计算电流；瞬时型脱扣器的整定电流≥1.35倍尖峰电流（计算电流）。而且选型时，要注意，上一级的脱扣整定电流≥1.2倍下一级脱扣整定电
低压断路器智能脱扣器的设计与实现 黄绍平,李永坚(湖南工程学院,411101) 摘要:智能化开关设备是在传统开关设备中引入计算机技术、数字处理技术和通信技术而形成的新一代开关设备。本文介绍了低压断路器智能脱扣器的设计方案和具体实现方法,这种智能脱扣器具有测量、保护、通信和断路器状态在线监测等功能。文中着重阐述了硬件系统的原理和具体电路,并对软件设计要点进行了介绍。 关键词:低压断路器;智能脱扣器;测量;保护 中图分类号:TM561文献标识码:B文章编号:1004-0420(2004)03-0008-03 Design and implement on intellectualized release of low voltage circuit breaker HUANG Shao-ping,LI Yong-jian (Hunan Institute of Engineering,411101) Abstr act:Intellectualized switchgear is a new generation switchgears,which syncretizes microco mputer technology,digi2 tal processing technology,and communication technolo gy.In this paper,a design project and the implement methods for the in2 tellectualized release of low voltage circuit br eaker are introduced.This kind of intellectualized r elease have some functions, such as measurement,protection,co mmunication and on-line monitor ing fo r the status of cir cuit breaker.The principle of its hardware system and the detailed circuits ar e explained,and the design points of software are o ffered. Key wor ds:low v oltage cir cuit breaker;intellectualized r elease;measurement;protection 0引言 低压断路器(又称自动空气开关)是低压电网中一种重要的控制电器和保护电器,应用非常广泛。低压断路器一般由触头系统、灭弧装置、脱扣器和操动机构等4部分组成。其中,脱扣器是低压断路器的检测和故障处理单元,它对被保护电路进行电参数的检测和判断,决定断路器是否动作和如何动作。传统的低压断路器采用电磁式和热式脱扣器,其动作精度低,动作值整定困难;而且,为了获得不同的保护特性,要配置不同的脱扣器。随着配电自动化的发展,使用传统脱扣器的低压断路器已不能适应新的要求。于是,运用计算机技术、数字信号处理技术和通信技术的智能脱扣器成为国内外开关电器行业的研究开发热点。 智能脱扣器也叫做智能控制器或智能控制/保护单元,它一般具有以下功能: a.保护包括电流三段保护(长延时过电流、短延时过电流、瞬时短路)、单相接地故障保护、欠压保护等,而且保护参数可设定; b1测量可测量电流、电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数、电能等各种电量,并可以显示; c1断路器状态在线监测例如:1断路器操作次数统计)))监测断路器是否达到规定机械寿命次数或达到需要进行维修的次数;o开断电流加权值)))间接监测断路器触头的电磨损,预测其剩余电寿命; d1通信智能脱扣器与配电自动化系统的主控计算机(上位机)进行通信,一方面,上传电参数测量值、断路器工作状态(断开还是闭合)、故障信号、断路器自诊断信息等;另一方面,上位机可对断路器进行遥控(断路器分、合闸)、遥测、遥调(调整保护整定值)、遥信的/四遥0功能。目前,世界上各大开关电器制造商均推出了智能型低压断路器(装有智能脱扣器的断路器),如ABB公司的F 系列,施耐德公司的M系列,西门子公司的3W N 系列和3VF系列,三菱公司的AE系列等,这些产品均在国内有所应用。国内一些电器厂家也推出 ) 8 ) 机床电器2004.3研究#开发)))低压断路器智能脱扣器的设计与实现
断路器A型B型C型和D型脱扣曲线的含义 和用途 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
断路器A型、B型、C型和D型脱扣曲线的含义和用途 脱扣特性曲线的意思，应用场合不同会有不同的特性曲线（电流-脱扣时间）。 B特性适用于纯阻性负载和低感照明回路； C特性适用于感性负载和高感照明回路； D特性适用于高感负载和较大冲击电流的配电系统； K特性适用于电机保护和变压器配电系统； 他们的热脱扣特性和电磁脱扣特性是不一样的 特性字母后面的数字是指额定电流 如果想有更深的了解可参照GB10963 瞬时过载能力，B：2倍、C：5倍、D：10倍 IEC60898标准规定的III级限流要求 B型曲线： 保护短路电流较小的负载(保护短路电流较小的负载) □脱扣特性:瞬时脱扣范围(3～5)In C型曲线： 保护常规负载和配电线缆(配电保护) □脱扣特性:瞬时脱扣范围(5～10)In D型曲线： 保护起动电流大的冲击性负荷(如电动机，变压器等)(动力保护) □脱扣特性:瞬时脱扣范围(10～14)In？ ――――――――――――――――― 对于微型断路器来讲，共有四种磁脱扣曲线类型的断路器，脱扣曲线A/B/C/D 1、A型脱扣曲线：磁脱扣电流为（2-3）In,适用于保护半导体电子线路，带小功率电源变压器的测量回路或线路长且电流小的系统 2、B型脱扣曲线：磁脱扣电流为（3-5）In，适用于保护住户配电系统，家用电器的保护和人身安全保护 3、C型脱扣曲线：磁脱扣电流为（5-10）In，适用于保护配电线路以及具有较高接通电流的照明线路 4、D型脱扣曲线：磁脱扣电流为（10-20）In，适用于保护具有很高冲击电流的设备，如变压器，电磁阀等 A特性：2倍额定电流，很少用，一般用于半导体保护； B特性：2~3倍额定电流，一般用于变压器侧的二次回路保护； C特性：5~10倍额定电流，该特性是最常用的，一般用于建筑照明用电等等；
湖南工程学院 毕业设计说明书题目：低压断路器智能脱扣器的设计 专业班级： 学生姓名：学号： 完成日期： 2012年6月10号 指导教师：黄绍平 评阅教师：谢卫才 2012年6月10号
湖南工程学院 (论文) 诚信承诺书 本人慎重承诺和声明：所撰写的《低压断路器智能脱扣器的设计》是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。 设计(论文)的研究成果归属学校所有。 学生(签名) 年月日
湖南工程学院应用技术学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：低压断路器智能脱扣器的设计 姓名专业电气工程及其自动化班级学号 指导老师黄绍平职称教授教研室主任林友杰 一、基本任务及要求： 本课题要求设计一个以单片机作控制器的低压断路器智能脱扣器，要求具有过载、短路、欠电压、过电压、三相不平衡、接地保护、负荷监控、电气量测量、通信（RS-485）等功能，采用LCD 显示。在规定时间内，完成以下工作： 1．整体方案的确定； 2．硬件系统设计； 3．程序设计与仿真调试； 4．提交毕业设计论文。 二、进度安排及完成时间： （1）2月27日至3月11日：查阅资料，熟悉课题；撰写文献综述和开题报告 （2）3月12日至3月25日：整体方案的确定 （3）3月26日至4月8日：毕业实习.撰写实习报告。 （4）4月9日至4月29日：硬件系统设计 （5）4月30日至5月21日：程序设计与软件仿真调试 （6）5月22日至6月10日：撰写毕业设计论文。 （7）6月11日至6月16日:毕业设计答辩
目录 摘要...................................................................... I Abstract ................................................................. II 第1章绪论 (1) 1.1脱扣器概述 (1) 1.2 课题研究目的及意义 (1) 1.3 课题内容概述 (2) 1.3.1 硬件电路设计 (2) 1.3.2 软件设计 (2) 第2章智能脱扣器硬件设计 (3) 2.1 硬件总体方案 (3) 2.2单片机的选用 (4) 2.3 模拟信号检测单元 (5) 2.4 单元电路设计 (7) 2.4.1 真有效值转换电路 (7) 2.4.2 过载保护 (9) 2.4.3 短路保护 (12) 2.4.4 模拟脱扣电路 (14) 2.4.5 脱扣输出电路 (16) 2.5 负载监控 (17) 2.6 自诊断和监察 (18) 2.7 电源选择 (18) 2.8 通信接口 (18) 2.8.1 RS-485 通信接口电路 (19) 2.9 硬件抗干扰设计 (20) 2.9.1 抗干扰设计 (21) 2.9.2 RS-485抗干扰措施 (23) 第3章软件设计 (24) 3.1 软件系统的总体设计 (24) 3.2 初始化子程序 (25)
智能型万能式断路器使用说明书 1．概述 1.1适用范围 HJW1系列空气断路器（以卜简称断路器）主要适用于交流50Hz，额定工作电压为400V、690V，额定电流为400A-6300A的配电网络中，用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路取和接地等故障的危害。断路器核心部件采用智能型控制器，具有精确的选择性保护，可避免不必要的停电，提高供电系统的可靠性、连续性和安全性。 1.2型导及其舍义 1 3正常的使用，安装和运输条件 1.3.1正常使用条件 a)周围空气温度上限不超U+40℃，下限不低于-5℃，24h的平均值不超过+35℃， 注：在周围空气温度高于+40℃或低-5℃的条件下使用的断路器应与制造厂协商。 b)安装地点的海拔不超过2000m， c)大气的相对湿度在周围最高温度+40℃时不超过50%，在较低在温度下可以有较高的相对湿度（侧如 20℃时的90%），并考虑到因温度变化发生在产品表面上的凝露。 1.3.2正常安装条件 a)安装位置应垂直、各方向的倾斜度不超过5℃； b)污染等缎：3级 c)安装类别：断路器主电路及欠电压脱扣器线圈、电源变压器初级线圈为Ⅳ级，辅助电路、控制电路为 Ⅲ级。 1 3 3正常贮存和运输条件 a)温度下限不低于-25℃，上限小超过十55℃， b)相对湿度(25℃时)不超过95%， c)产品在运输过程中，应轻搬轻放，小应倒放，应尽量避免剧烈碰撞。 2．技术特征 21分类 2.1.1按安装方式分：固定式、抽屉式。 2 1 2按操作方式分：电动操作、手动操作。 2 1 3按脱扣器种类：具有智能型控制器、欠电压瞬时（或延时）脱扣器和分励脱扣器。 2 1 4智能型控制器分娄： a) Perfection-L(简称L)型（经济型，光柱显示）， h) Perfection-M（简称M）型（普通型，LED数码显示）， c) Perfection-H (简称H)型（增强型，LCD液晶显示）。
断路器原理 中文名称：断路器 英文名称：circuit-breaker;circuit breaker 断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。低压断路器又称自动开关，俗称＂空气开关＂也是指低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。 分类 按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作。
按结构分：有万能式和塑壳式。 按使用类别分：有选择型和非选择型。 按灭弧介质分：有油浸式、真空式和空气式。按动作速度分：有快速型和普通型。 按极数分：有单极、二极、三极和四极等。 按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。
高压断路器(或称高压开关)是发电厂、变电所主要的电力控制设备,具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路以及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围。因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等 内部附件 辅助触头 与断路器主电路分、合机构机械上连动的触头，主要用于断路器分、合状态的显示，接在断路器的控制电路中通过断路器的分合，对其相关电器实施控制或联锁。例如向信号灯、继电器等输出信号。塑壳断路器壳架等级额定电流100A为单断点转换触头，225A及以上为桥式触头结构，约定发热电流为3A；壳架等级额定电流400A及以上可装两常开、两常闭，约定发热电流为6A。操作性能次数与断路器的操作性能总次数相同。 报警触头 用于断路器事故的报警触头，且此触头只有当断路器脱扣分断后才动作，主要用于断路器的负载出现过载短路或欠电压等故障时而自由脱扣，报警触头从原来的常开位置转换成闭合位置，接通辅助线路中的指示灯或电铃、蜂鸣器等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。由于断路器发生因负载故障而自由脱扣的机率不太多，因而报警触头的寿命是断路器寿命的1/10。报警触头的工作电流一般不会超过1A。分励脱扣器 是一种用电压源激励的脱扣器，它的电压与主电路电压无关。分励脱扣器是一种远距离操纵分闸的附件。当电源电压等于额定控制电