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本帖最后由 MABOWEN 于 2015-8-29 21:19 编辑
断路器是电路中不可或缺的保护电器之一，分高压和低压两大类，本帖仅针对低压断路器，浅谈其工作原理、选择、安装等，为抛砖引玉，如有错误之处，恳请坛友斧正。
1、断路器及漏电断路器的原理：
断路器的工作原理就是利用故障电流产生的热量积累和电磁力，使脱扣机构动作，触头分断电路，从而起到保护线路的作用，并能避免故障扩大化。
脱扣器由机械部分和电气部分组成，机械部分即自由脱扣机构，其作用是在正常情况下保持断路器的“分、合”状态，故障时在电气部分作用下将触头迅速断开，一旦合闸时若故障未消除，断路器仍能断开，这就是所谓“自由”脱扣机构的“自由”的由来。
电气部分即电磁脱扣器和热脱扣器；电磁脱扣器实际就是个电磁铁，只不过其吸引衔铁时通过的是故障电流（一般是短路电流或极其严重的过载电流）；热脱扣器实际上就是双金属片，有两种不同膨胀系数的金属焊合而成，受热时朝着热膨胀系数小金属的一侧弯曲，额定电流较小的热脱扣器，在双金属片表面缠有一层很薄的石棉布，外面再绕电阻丝，由于电阻丝阻值较小，对电路正常运行无影响；一旦发生过载情况，电阻丝急剧发热，热量传导至双金属片使其弯曲。有些型号的断路器（包括大电流的断路器，即大于100A的）的热脱扣器是直接利用双金属片本身的电阻产生热量而动作的；这种双金属片实际上是一种掺有其它金属的合金，具有一定的电阻率，可以省去表面的电阻丝和石棉布，简化生产工艺，提高可靠性，避免了由于短路电流过大而烧断电阻丝的弊病。
漏电断路器是一种高灵敏度的保护电器，它利用零序电流互感器探测到的对地泄漏电流，经运算放大器（有专门设计用于漏电断路器的放大集成电路）放大到一定幅度后，经可控硅导通灵敏继电器的电源，吸引衔铁使断路器迅速分闸，切断电源，以保护人身安全。零序电流互感器是由绕制在坡莫合金磁环上的一二次绕组组成，二次绕组匝数较多，一次绕组是由两根或三根、四根导线并绕数匝组成（单相用两根，三相三线三根，三相四线四根），其原理是，当两根导线中通过电流相同时，由于电流方向相反，导线所产生的磁场相互抵消，互感器二次无输出信号；一旦漏电断路器的输出端对地产生泄漏电流，两根线平衡状态被打破，二次绕组会产生微弱的电流信号；近年来根据国标要求，改称“剩余电流互感器”，而漏电断路器改称“剩余电流断路器”；但是人们还是习惯称“漏电保护器“。
2、断路器及漏电断路器的选择：
根据线路允许最大电流选择：一般配线，明装需要走线槽或线管；暗装则穿PVC硬塑料管埋于墙体或地板下面，导线所产生的热量不易散出，因此计算线路允许最大电流时，应乘降容系数，一般取0.6（当环境温度低，散热条件好，明装可取上限0.8），即：6mm²的塑铜线，穿管布线，计算时按照铜线1mm²/10A计算（若为铝线，则按1mm²/5A计算），乘以降容系数0.6，那么6mm²塑铜线所允许的电流=6×10×0.6=36A；若降容系数取0.8；则此线允许电流为:6×10×0.8=48A。也就是说，此线在散热条件好，环境温度低的时候，可取上限48A，断路器（漏电断路器）额定电流可选40A。若环境温度高，散热条件差，则取下限为36A，断路器（漏电断路器）额定电流可选32A。断路器（漏电断路器）额定电流不可选择太大，否则失去保护作用，造成线路过流时，断路器不能分闸；选择过小就会影响正常用电。照明保护用的断路器，其电磁脱扣器动作电流约额定电流的6~8倍（C型），动力保护用的断路器，其电磁脱扣器的动作电流约额定电流的12~14倍（D型）。配电保护用的断路器，一般电磁脱扣器的动作电流为额定电流的10倍。
根据线路短路容量进行选择：断路器的额定分断能力不能小于安装地点的最大短路容量，否则在开断短路故障时，断路器有可能被烧毁，甚至造成断路器爆炸。计算短路电流，需用较复杂的公式。这里有一个方法供参考：即根据线路距离变压器出线的距离估算。
一般来说，安装于居民单户的总断路器，要求分断能力不小于4.5kA;最好能使用6~10kA分断能力的断路器，目前广泛使用的国产DZ47微型断路器，可满足这一要求。
对于用电量较大的用户或整栋楼的进线，选择断路器要求：断路器的极限分断能力不能小于15kA;运行短路分断能力最好能达到7.5~10kA以上。
对于线路末端，及用户内部分路的断路器，如总断路器电流小于60A的情况下，可选择分断能力不小于3kA的断路器进行分路控制。
安装于变压器低压二次出口的总断路器，一般要求其分断能力应达到75kA以上，甚至于达到100kA。
对于安装地点短路电流若实在无法估计，且新布设的线路或者是靠近电力变压器者，可在断路器前端（电源端）装设熔断器进行后备的短路保护，要求熔断器开断电流能力不小于10~50kA。
断路器的分断能力，可根据铭牌标识查明。如某牌DZ47断路器，额定电流60A，脱扣器为D型保护类别，在外壳上印有“4500A"或"4.5kA“，则表明其可分断故障电流能力为4500安培；若故障电流在此之下，断路器能可靠断开；若超过此值，断路器就有烧毁或爆炸的可能。
实际案例：某小型企业，其车间使用的机床、3t桥式起重机等均使用国产DZ5-20型塑壳断路器作为电源引入开关及保护，全车间总开关为DZ10-250断路器；额定电流200A；一次桥式起重机因接触器触头熔焊发生短路，导致DZ5-20断路器在跳闸时炸毁，断路器本体与底盖分离，三相灭弧室全部碳化击穿，电源侧触头完全烧毁。
此次事故就是因为当初安装时未对电路短路容量充分估计，选型不当，且由于没有严格执行”三级控制两级保护“原则，即200A断路器输出经车间线路直接DZ5断路器，导致因短路电流过大使断路器烧毁爆炸；另外，DZ5-20断路器因结构陈旧，分断能力达不到厂家给出的技术指标”1.5kA“（灭弧使用陶土烧制的灭弧罩），断流能力过低是直接导致爆炸的原因。
针对上述案例的应对措施：1、将车间所有配电盘进行改造，淘汰全部DZ5断路器，更换为DZ47断路器，额定电流按实际机床电机总容量进行选择。
2、每个分配电盘加装总开关，选用国产NM10-100/330（即DZ10改进型）塑壳断路器作为分路总开关，额定电流按计算总电流选择。NM10断路器运行分断能力为7.5kA;极限分断能力达15kA。
3、原来车间单相用电的插座也是采用DZ5断路器控制，此次更换为国产DZ47LE漏电断路器。
漏电断路器的选择：漏电断路器，进行选择时要注意三个问题：一是其本身是否具备过电流保护功能；二是漏电动作电流的选择，三是上下级之间的动作时限配合。
一级漏电断路器，为电源控制总断路器使用时，应注意：其漏电额定动作电流应取300~500mA，此级断路器作为电气线路防止漏电产生火患而设置，动作时限最好取大于0.1秒的产品，以保证末级漏电断路器动作时不至于连带跳闸或越级跳闸。
二级漏电断路器为进一步防止电气线路漏电引起的火患，并提高保护可靠性，防止间接接触触电，选用漏电动作电流为100mA~300mA,动作时间不大于0.3秒的。
三级漏电断路器为防止人身对地触电（即直接接触触电）及消除设备带电隐患安装，要求其漏电动作电流为30mA;某些设备因为内部有变频器等电气装置，对地泄漏电流较大，如用漏电动作电流为30mA的产品，有可能造成频繁跳闸或干脆送不上电的问题，可以将漏电动作电流放大一档，即选择漏电动作电流为50mA、75mA的产品。此级漏电断路器的动作时间可取≤0.1秒的。
移动式电动工具及手持电动工具、交流弧焊机、风扇、办公用电等单相用电，必须安装动作电流不大于30mA、动作时间≤0.1秒的快速高灵敏度型漏电断路器。高处作业使用的电动工具，应选用漏电动作电流不大于15mA、动作时间≤0.1秒的。居民用电必须装设漏电断路器，电热水器应配用漏电动作电流不大于10mA、动作时间≤0.1秒的漏电保护插头；其它家用电器的用电线路应安装漏电动作电流不大于30mA,动作时间≤0.1秒的漏电断路器。
选择漏电断路器，应注意，断路器本身是否具备过电流保护功能，即是否带有过载及短路保护，若误选，有可能造成线路短路或过载时，造成断路器拒动，这一点要特别引起重视，否则有可能造成极为严重的用电事故。
如国产DZL18-20型（含其他企业生产的NL18\RDL18等型号，均属DZL18型的企标型号），本身只具备手动有载、空载分合电路及漏电保护功能，有些产品带有过电压保护功能，此类漏电断路器使用时，进线必须加装断路器或熔断器，以起到过流保护作用，决不可直接使用此类断路器作为进户总开关使用，以免线路发生故障时，断路器无法断开电路。
3、安装、维护
不论断路器或者是漏电断路器，一般不允许反接使用，所谓反接使用就是不遵守接线规则，从输出端进线，从输入端出线，这种违规的接线，一是容易给不明情况的检修人员增加了触电的风险；二是一些断路器反接后，对短路分断能力有影响，特别是电子式漏电断路器，若反接线极容易烧毁漏电脱扣器，造成不应有的损失。
常用的低压断路器，不论其型号，一般均是静触头接电源，动触头接负载。换言之，遵守”上进下出，上合下分“的原则，即断路器手柄向上为合闸，向下为分闸；断路器上部接电源，下部接负载；有些出口产品或进口产品，执行的标准未必与我国完全相同，接线之前，一定要详细查阅说明书或登录其官网查看详细的技术资料，方可动手安装。
断路器有个技术指标，即所谓”飞弧距离“，所谓”飞弧距离“，是指断路器在断开大电流短路故障时，电弧有可能飞出灭弧栅，如不注意断路器安装时与接地的金属壳体、载流母线等距离，有可能造成弧光短路故障，从而使故障扩大化引起越级跳闸事故，所以断路器安装时，一定要详查其飞弧距离，安装时断路器的灭弧室部分一定要达到或大于说明书规定要求的距离，从而防止事故的发生，有些断路器配有隔弧板，安装时不允许随意取消。
不论何种塑壳断路器，一般均不允许明装，应安装相适应的配电箱（柜）内的配电盘上，箱体、配电盘若为导电材料（一般均是冷轧铁板或钢板），则必须接地，微型断路器安装使用的导轨也要接地；箱内应有符合设计要求数量的接线端子板。
注意，即使安装了漏电断路器，也不能放松对接地保护的要求，根据目前安规规定，漏电断路器只作为接地保护措施的补充保护，而不能作为唯一的保护措施，因此，设备的金属外壳必须接地，并保证接地线的完好，接地电阻不大于规程规定的4Ω阻值。
断路器平时所检查的项目包括：1、断路器的接线端子是否有发热变色现象；2、断路器的极与极间是否存在污秽物，特别是导电粉尘等。3、手柄的标识要清楚，合、分到位，对于操作机构产生故障而分合不到位的断路器必须立即停电更换，不得带故障运行，换下的断路器应做报废处理；4、漏电断路器应注意及时做漏电动作实验，除了按自身的自检按钮之外，必要时做实际对地漏电实验，实验应使用电阻（阻值计算根据漏电动作电流选择）或白炽灯作为”假电阻“对地实验，绝对禁止用火线碰地的方法实验。5、目前很多塑壳断路器都具备自检按钮，此按钮不论断路器通电与否，按下后即脱扣跳闸，是为检验机械部分是否有故障设定，与漏电断路器的实验按钮有本质区别。6、断路器的外壳完好，无机械损伤，固定螺钉无锈蚀情况，运行场合干燥无水汽。
断路器、漏电断路器拒动、误动的故障分析：
1、断路器
断路器拒动：1、选择不当，断路器额定电流与实际保护线路允许最大电流严重不符，导致发生短路或过载后，断路器拒动，慢动，属于选型不当，解决办法：根据线路允许最大载流量选择断路器的额定电流。
2、机械故障，因断路器使用年久，或运行场合存在较大水汽，导致内部脱扣机构生锈卡涩，在发生故障时，断路器无法脱扣跳闸。解决办法：加强对断路器的运行维护管理工作，针对安装场合，选择相应型号的断路器，并采取防潮型配电箱等措施。
断路器误动：1、选择不当，与上述刚好相反，断路器额定电流选择过小，或因载流导线面积不符合要求，热传导导致断路器热脱扣器或电磁脱扣器误动跳闸。解决办法：校核导线截面积，更换符合要求的导线；接线桩螺钉务必拧紧，选择合乎线路保护并兼顾正常运行电流的断路器。
2、断路器脱扣器特性改变，或人为调整不当(带电流调节功能的断路器，如国产DZ108型马达保护专用断路器），解决办法，调整好电流整定装置。对于脱扣特性改变的断路器，不宜自行维修，换新品。
2、漏电断路器
漏电断路器拒动：1、断路器选择不当，无过电流保护机构，当线路发生短路或过载时，漏电断路器无法断开故障线路。解决办法：增加短路、过载保护电器，如熔断器或塑壳断路器。
2、漏电断路器未按要求接线，如三相四线产品，未按要求接入电源中性线，导致漏电脱扣器失去电源，在出现漏电故障时，断路器拒动。
3、断路器本身故障，如脱扣线圈烧毁，或动作机构卡涩。解决办法：更换新的漏电断路器。
4、故障漏电电流小于漏电断路器实际标称漏电动作电流，导致断路器拒动。解决办法：检查所安装的漏电断路器的动作电流是否符合线路保护要求（详见”三级控制两级保护）。
漏电断路器误动：1、断路器选择不当，由于线路较长，存在对地分布电容，所产生的“电容电流”超过或接近漏电动作电流阈值，导致断路器误动，解决办法：更换为符合该级线路要求的漏电断路器。
2、使用开关电源较为集中的设备，由于开关电源接有所谓'x,y"安规电容作为抑制电源谐波使用，存在的电容电流使漏电断路器误动，解决办法，将设备分路控制，即实行一机一闸制度，一对一保护，减少误动几率。
3、线路存在漏电故障，漏电电流接近或等于漏电断路器的漏电动作电流，解决办法，查明漏电故障原因，消除故障。
4、漏电断路器的输出中性线（即工作零线）存在重复接地，解决办法：将重复接地改接在断路器进线之前。
5、三相三线产品的输出侧使用单相220V负荷，或接线时将负荷跨接在漏电断路器进线与出线之间，导致误动，解决办法：更换为三相四线漏电断路器，或在三相三线漏电断路器的电源侧取一相火线；和中性线一起再接一个单相漏电断路器对单相负荷供电；纠正接线错误。
注意：在任何情况下，都不允许拆开漏电断路器进行调试、改装工作，更不可在不查明动作原因的情况下，私自将断路器脱扣线圈剪掉的办法恢复供电，此种行为极易造成用电事故，会牵涉到检修人，甚至会被提起诉讼，不可等闲视之。
七拼八凑，码了这一大堆，希望对坛友能有帮助，帖子中错误之处，诚盼相关专业前辈斧正。
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发表于 2015-8-29 21:16:34
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发表于 2015-8-30 07:56:32
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