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小型断路器的特性分析与验证

2018-5-10 10:05:23

1. 小型断路器的特性

  以DZ47-63 型 小型断路器为例,按脱扣形式主要分为D型和C 型两种,主要用于交流50Hz,额定电压380V,额定运行短路电流不超过6000A 的配电线路中作过载和短路保护,也可作为不频繁通断操作与转换之用。C 型用于照明及民用的配电,D 型用于工业动力配电。现介绍DZ47-63(D)型 小型断路器主要技术性能参数如下:

  (1)保护功能:过载长延时和瞬时短路保护功能。

  (2)过电流脱扣特性:如表1 所示。

  (3)额定分断能力:380V 时4000A,220V 时6000A。

  (4)机械电气寿命:4000 次。

  DZ47-63 型的C 型和D 型两种脱扣形式的 小型断路器区别在于前者要求5 倍额定电流时0.1 秒内不脱扣,后者则为7倍额定电流时0.1 秒内不脱扣,承受瞬时峰值电流的能力更强,避让电动机启动电流的可靠性更高。

  2.应用于终端配电的分析

  根据生产厂家提供的技术参数,DZ47-63 型 小型断路器的C 型可用于照明电路配电和控制,D 型可用于工业动力的低压配电和控制。照明电路的负荷变化虽然较大,但其冲击负荷却比较小,因此, 小型断路器在建筑照明电路的应用已经比较普及,但对冲击负荷很大的工业动力配电领域,小型断路器却少见涉足。究其原因,主要是 小型断路器的体积太小,其控制冲击负荷的可靠性、短路保护性能、过载保护性能和机械电气寿命等受到质疑。

  现仅就前述的小型断路器应用于低压动力配电的各项性能分析如下:

  (1)控制冲击负荷的可靠性 从表1 中可知,D 型脱扣形式的小型断路器在7 倍额定电流时能在0.1 秒内不脱扣。

  小型三相交流异步电动机的启动电流为额定电流的4~7 倍,峰尖值持续时间短暂,完全能够满足电动机启动时不脱扣的要求。

  (2)短路保护的性能 从表1 中可知,D 型脱扣形式的小型断路器在14 倍额定电流时能在0.1 秒内脱扣,额定分断能力:380V 时4000A,220V 时6000A。能够满足小容量动力配电的短路保护要求。

  (3)过载保护性能 从表1 中可知,D 型脱扣形式的小型断路器在2.55 倍额定电流时能在120 秒内脱,能够满足电动机和配电线路的过载保护要求。

  (4)机械电气寿命 DZ47-63 型小型断路器的机械电气寿命:4000 次,据调查统计,小型断路器应用于照明配电控制出现机械电气失效的故障不多,也应该能满足工业动力配电的要求。

  3.小型断路器的特性验证

  小型断路器的性能是否与生产厂家给出的技术参数一致,是影响实际使用主要因素,我们拟定对小型断路器进行现场试验验证的内容如下:A.带负荷通电试验,验证能否躲避电动机启动的冲击电流而不掉闸?B.切断短路电流能力的试验和过载保护性能试验;C.解体检查多次切断短路电流后的触头烧损和绝缘破坏的情况。

  (1)带负荷通电、断电能力的试验

  A.试验对象:DZ47-63/20(D)型三相小型断路器(随机抽)3 个。B.试验设备:C620 型车床带主轴启动(电动机Y132S-4 5.5kW380V,In =11.6A);电压表(MF-47 型万用表2.5 级);钳型电流表(T-302 2.5 级)。C.试验方法:在将C620 型车床原控制电路拆除后接入由DZ47-63/20(D)型三相小型断路器,控制380V 的三相交流电源。通过小型断路器的通电、断电操作,控制车床的电动机带主轴启动和停止,每次启动前必须使车床主轴处于静止状态,反复操作50 次后,更换另一个小型断路器重复以上操作。D.试验结果:电压380V,启动电流(实测)为 62A。三个小型断路器带负荷通电、断电能力的试验中,一切工作正常,表面最高温度约40℃。

  (2)切断短路和过载电流的试验

  A.试验对象: DZ47-63/32(D)型三相小型断路器1 个,DZ47-63/20(D)型三相小型断路器3 个。B.试验设备:交流电焊机(BX3-500 型);钳型电流表(T-302 2.5 级);电子秒表。C.试验方法:按图2 的电路,利用交流电焊变压器二次侧短路电流作为模拟短路和过电流的负荷,接入三相小型断路器进行试验,模拟试验电流分2.55 倍、7 倍和14 倍小型断路器的额定电流三个档次,用钳型电流表对实际模拟试验负荷电流进行检测。D.试验结果:表2 仅列出了DZ47-63/32(D)型三相小型断路器试验结果,与产品说明书的特性参数一致。

  其他三个DZ47-63/20(D)型三相小型断路器的切断短路和过载电流试验结果,与产品说明书的特性参数基本一致。

  (3)破坏性分合大电流试验和解体检查

  试验方法:分别对4 个小型断路器加12 倍额定电流,带负荷合闸和分断试验20 次,每个小型断路器只试验其中一相,然后逐一进行了解体检查,具体情况如下:

  A.DZ47-63/20~32(D)型三相小型断路器由三个完全相同的、电路独立的单相小型断路器组成,内部电路没有相互联系,只有各相的操作机构、手柄之间的机械联接和壳体之间的四颗铜管铆钉的联接。B.三相小型断路器的每一相都是由静触头、动触头、隔弧板、灭弧栅、过流脱扣线圈及其装置等主要部件组成,静触头为平面结构(3×3mm,厚0.8 mm),用特殊合金材料制成,压焊在静触头架上,动触头为球面结构(约SR6mm),为整体结构。C.静触头有重度烧伤,凹坑截面约2.6×2.6mm,最深约0.4mm,动触头有中度烧伤,深度约为0.2mm,隔弧板敷有一层比较均匀的铜金属蒸气沉积层,灭弧栅和塑料壳体都比较完好,外观和绝缘几乎没有损伤。


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