塑壳式断路器技术档案

塑壳式断路器技术档案

塑壳式断路器是在一组断路器中间用绝缘子固定在外壳上，再由外壳连接起来的电动机。该断路器的熔断电流大、灭弧范围广；其操作机构简单，动作可靠，且可靠性高。塑壳式断路器主要是用来保护低压电器设备，切断电路中的过载和短路电流的，从而保证电气设备以及线路中正常供电。在设计上塑壳式断路器的灭弧方式与传统继电器相比有一定的改进。为了使灭弧室体积减小、体积缩小和节省空间，从而提高了断路器工作时的可靠性和灵活性。它一般采用耐高压的热继电器作为灭弧机构。由于其具有较大的操作电流和脱扣量，使其应用范围更为广泛。

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一、分类

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塑壳式断路器的断路方式有手动式、机械式和电真空式3种。手动式断路器常在低压侧设置手动操作机构，在电力系统中，断路器常为固定位置。电真空式断路器在高压侧设置电真空机构，使其有较大的脱扣电流和脱扣时间可供选择。根据断路器不同的工作状态，可分为：保护型断路器以及操作型断路器两大类结构。保护型断路器由于其采用了耐高温材料，一般适用于120℃~150℃温度区间。（200℃）内。操作型断路器是根据其保护作用时间来划分分为自动触发型式断路器和手动/定时型式断路器两大类。自动触发类型断路器多采用分合状态，手动/定时类型的主要结构形式为：分断头、整合头和脱扣头。而手动/定时型断路器分合时无分弧机构和自保装置，但在动作时灭弧电流大、脱扣速度快，故适合于有较高可靠性要求的低压配电系统使用。

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1、塑壳断路器在电气保护领域的应用

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根据断路器的工作方式，可分为手动分合式断路器、电电式断路器和机械式断路器。按是否存在机械触头和触点类型可分为接触式断路器、固定式断路器和合闸继电器式灭弧室式断路器。这三种类型开关装置又可分成两大类：一类是手动分合型的开关装置；另一类是电电式的开关装置。根据灭弧原理可分为：电弧灭弧室两种类型。按灭弧室内介质可分为：空气（水）、惰性气体（二氧化碳）和水（水)5大类。按灭弧室内介质又分为：空气、惰性气体、水、惰性气体（氨)4种；按灭弧室形式又可分为空气式、液氧式和真空式等4种；按灭弧室的灭弧原理又可分为单触点灭弧室和双触点灭弧室（无触点）灭弧装置以及空气式、气液式等3种方式。在电气保护领域，应用最多的为这3种。塑壳式断路器常用安装于电器设备中以保护变压器、发电机、电动机等低压电气设备；其灭弧原理又分为：电弧灭弧、压缩空气熔化器和高压电弧等3种；按照不同工作原理可细分为：电控式断路器、塑壳式断路器4种。

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2、在电器保护领域的发展应用

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从20世纪70年代起，塑壳断路器因其体积小，重量轻，占地面积小等特点，逐渐被人们接受并广泛应用于电器保护领域中，主要应用于高低压配电网系统中。而近几年，塑壳断路器却由于其良好的耐热、耐寒、抗冲击能力而被广泛应用于各种不同的配电网场合中。例如：工业用配电线路、电动机与变压器高压侧、高压配电室中各种故障开关和保险丝之隔离开关等。这些电气保护设备由于对电气安全要求高而具有很大的使用空间。在各种电气保护设备中一般均配备有低压断路器，以实现对不同供电电压和不同故障电流输出负荷及电能质量保护要求。但对于大容量变压器来说，在额定电压和额定电流下应选择无继电器动作保护和自动触发装置功能。另外也可根据要求选择控制方式，以保证低压配电网或配电自动化系统安全可靠运行和供电要求等其他需求进行选用。塑壳断路器有其独特优势和独特用途，适用于高低电压等级线路和各种不同负荷等级配电室。

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二、结构

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塑壳式断路器的结构有多种，常见的有以下几种：1)塑壳式空气断路器：采用了空气作为高压回路的密封材料，因此在结构上就比较简单，采用绝缘子来作为灭弧室的绝缘材料。为了满足灭弧工作的需要，使用了两种不同的灭弧方法：直流式以及交流式，这两种方法都

可以满足操作和灭弧需求。直流式适用于短距离用电系统的需要，交流式则适用于频繁的短时间用电系统。2)空气型断路器是以绝缘子为主要部件而组成的内部装置，由于其体积小、重量轻和体积不大等特点，所以这种断路器在工作过程中能够实现快速的熔断，从而使其应用范围更加广泛。该断路器熔断电流大，其熔断电流通常大于200 A。3)空气型灭弧室：这种灭弧室型采用了新型的真空灭弧材料或其他灭弧方法，因此绝缘子内部的温度相对较低（在零下50℃左右),这为空气型灭弧室的应用提供了一个良好的环境。另外，其还具有体积小、重量轻及结构紧凑等优点。在实际应用中，这种方法可减少很多灭弧室的数量且灭弧室的体积相对较小。

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1、灭弧室

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灭弧室的形状为矩形，其内部有真空断路器，也有空气断路器等。灭弧室使用的方法有：真空灭弧室、空气灭弧室和真空灭弧室组合体等。在工作时，其依靠真空发生器来实现灭弧，通过真空发生器来释放灭弧室。在灭弧室的外面有三个外壳，中有一个空心套管，这个空心套管可以通过一个固定螺母连接到灭弧室室体内，进而与外壳发生热密封作用。外壳内有两个空心芯棒，分别固定于灭弧室体内和外壳上，再将灭弧室分为三个部分，第一部分为灭弧室底座，第二部分为本体，第三部分为接线盒、空气开关和真空灭弧室组合体。在灭弧室底座和灭弧室本体之间有一个密封胶圈，这个密封圈可以固定在灭弧室整体壳体内。密封胶圈采用弹性密封圈或橡胶密封圈、橡胶软管等多种形式，密封胶圈与灭弧室本体有直接连接或间接连接（通常为串联）时均可对其进行封口密封。这样灭弧室的密封性能比较好且能够避免由于空气泄漏而导致漏电而引起人身伤害现象。在灭弧室内部没有形成回路时会形成闭合回路，所以该回路内部不存在断股现象而使断路器发生过载保护和短路保护等故障。

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2、开关柜内绝缘件：

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传统的塑料绝缘件内部是由多个绝缘体组分组合而成。塑料材料通常在内部有良好的阻抗电阻，从而能够保证断路器具有足够高的电位。

并且这些绝缘体通常具有多层结构，这样就使得断路器在工作时能够实现快速熔断和保护功能，从而提高了其应用范围。不过，目前很多塑壳式断路器内件由不同的材料构成，这样就使得每个绝缘体的内部环境差异较大。在实际断路器内部的布局中，采用何种材料制成会直接影响到断路器对环境的适应能力以及对故障处理上的准确性。目前较常见的绝缘件主要有三种：金属外壳绝缘件、塑料外壳绝缘件及聚四氟乙烯(PTFE)绝缘件（简称PEF或IPF)绝缘体。在塑壳式断路器柜内，一般采用聚四氟乙烯进行组装而成，其与母线盒及断路器主体一起安装在内部。在外壳当中通常会设置多个真空灭弧室，这种方法可以使得密封面可以保持良好的温度并且还能有效地防止电弧。这些真空灭弧室中还设计有可调节高度的小圆筒和可调节间距的长杆结构，从而为密封面提供了良好表面环境且确保灭弧室中保持良好工作状态。

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3、脱扣器

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采用断路器脱扣器能使断路器在运行中保持准确的动作电流和动作时间，从而保证设备的安全运行。随着工业的发展进步，塑壳式断路器的尺寸已经由早期的几寸发展到现在的十几寸甚至更大，为了方便操作人员对电器设备进行控制，同时为了提高其使用寿命，所以使用了可以根据设备自身的尺寸来进行调整以便能够满足用户对灭弧室尺寸和功能的要求。从结构上看，气体型断路器脱扣器由两个部分组成：一个是本体（气体开关）部分；另一个是脱扣器部分。脱扣开关属于闭合装置，其包括真空脱扣器、真空开关柜（简称OSBU)和真空灭弧室等。真空脱扣器内设置有两个气体开关，在工作时共同作用于开关触头上，因此OSBU还具有一定的开断能力，并通过了一定规格检验后才能投入运行。由于OSBU不具备真空开关柜功能，所以它将OSBU与OSBU中主要器件—— OSG合在一起作为一个整体来使用，因此这种脱扣器具有较高的电流转换效率。此外，这种脱扣器还可以用来控制断路器触头、电容器触点等部件之间的动作。

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4、电缆槽