低压断路器延时自动合闸回路方案分析

叶旭铭

摘要：为了确保电网安全、稳定的运行，以避免电网在恢复供电负荷电压及电流对电器设备造成极大的冲击，低压断路器需要研究延时自动合闸回路的方案。因此需要通过对电路的具体分析，从而探索解决措施。本文主要介绍了低压断路器的概念及工作原理，通过研究其发展现状和存在的问题，提出一系列防范措施，为电力行业提供理论参考。

关键词：低压断路器；延时合闸；自动合闸；回路方案

前言

低压断路器，又被称为自动开关，它除了有保护功能外，还起着一定的控制作用。现如今的低压断路器需要防止电网恢复供电时高电压的冲击，以确保电力系统的安全性。因此，需要研究出延时自动合闸的方案，从而使得低压断路器能够广泛的应用在电器行业中，去控制和保护用电终端以及各类机械设备等。

1.低压断路器简介

1.1概念

所谓断路器，指的是能够承载、开断和关合正常回路电流的以及能够承载、开断和关合规定时间内异常回路电流的开关装置。主要分为低压断路器和高压断路器，电压在3kv以下的就是低压断路器，反之则是高压断路器。

低压断路器，又被称为自动开关，它不仅可以分断和接通过负荷电流及正常负荷电流，而且还能够分断和接通电路电流。低压断路器除了起保护作用外，还有着一定的控制作用。对过负荷、欠压、漏电以及短路都有着很好的保护作用。低压断路器有分为很多种，例如：选择型低压断路器和非选择型低压断路器、真空式低压断路器和空气式低压断路器等等。它的容量从4A到5000A不等，范围极大，因此，它被广泛的应用在电器行业中，去控制和保护用电终端以及各类机械设备等。

低压断路器既能自动进行欠压、过载、失压及短路保护，又有手动开关的作用。低压断路器可以分配电能，实时对电动机及电源线路进行保护。而且电的产生、使用和输送的过程中，配电环节极其重要。其中，配电系统包括高低压电气设备和变压器，低压断路器使用量大面广，被广泛的应用于各个方面。

1.2工作原理

断路器由触头系统、脱扣器、操作机构、灭弧系统以及外壳组成。它的作用是接通、切断负荷电路和切断发生故障的电路，避免发生重大事故，以确保电路安全运行。

低压断路器除了可以分断和接通负载电路外，还能控制电动机，它的功能集失压继电器、过电流继电器、热继电器、漏电保护器以及闸刀开关等电器功能于一身，是极其重要的保护装置。而且低压断路器的优点有很多，比如动作值可调、强大的保护功能、操作方便、运行安全以及分断能力高等。因此，低压断路器的应用较为广泛。

低压断路器由触点、操作机构、灭弧系统以及各种脱扣器组成。其中，主触点需要用电动或手动合闸，在合闸后，自由脱扣机构会把主触点固定在合闸处。这时候，热脱扣器上的热元件和过电流脱扣器上的线圈与主电路是串联关系，而欠电压脱扣器上面的线圈与电源是并联关系。若电路严重过载或者发生短路时，过电流脱扣器上面的衔铁就会吸合在一起，使得自由脱扣机构发生动作，这时主触点脱离，电路断开；若电路发生过载现象，热脱扣器上的热元件会发热，产生的热量将双金属片弯曲，能够推动自由脱扣机构，使其发生动作；若电路欠电压，欠电压脱扣器就会释放衔铁，也会使自由脱扣机构发生动作。其中，分励脱扣器主要起远距离控制的作用，在需要控制的时候，将启动按钮按下就会使线圈通电，而在平常工作中，它的线圈都是断电的。

2.低压断路器的发展现状及存在的问题

有明文规定，住宅小区都应该设置欠、过压保护器，而实际上，由于资金不到位、技术有限、设计人员不够重视等一系列原因，使得这些规定根本没有很好的施行。而且，在市场上，这些产品功能类似，种类繁多，比较混乱，难以分清谁好谁坏。有些低压电路器存在着较大的安全隐患，在使用过程中极其危险。

目前，我国低压断路器主要有两大种类，一种是已经拆除掉低压断路器中的失压保护装置了，在压力变化的情况下，没有保护作用；另外一种则是没有拆除掉其中的失压保护，但是在使用过程中也存在着很多问题。主要表现在以下几个方面：

（1）拆除失压保护的危害：受电网失压后，由于低压断路器取消了失压脱扣功能，在线路故障跳闸、限电、检修等情况下低压断路器将保持闭合。如果电网恢复供电，一方面由于操作过电压和冲击等原因，会造成瞬间的电压质量劣化，对设备造成严重威胁甚至损坏，另一方面由于所有线路的低压断路器都保持闭合，所有用户设备将同时启动，启动电流很大，容易引起线路瞬时过载，对电网安全运行及为不利。

（2）没有拆除失压保护脱扣功能的低压断路器在使用中存在不足：一是因电网瞬时波动、闪变、断电引起低压断路器跳闸导致用户突然断电。二是运行单位恢复供电时需手动合闸工作量大、速度慢。

（3）现有的低压断路器没有单相失压的保护功能。

为了确保能够让电力系统稳定、安全的运行，避免电网恢复供电时的过电压冲击以及电压不稳导致的突然断电等现象的发生，因而要研究出一种低压断路器延时自动合闸的回路方案，去解决上述问题。

3.针对低压断路器存在问题的解决措施

针对以上几点低压断路器中存在的问题，根据低压断路器的类型及结构，这里主要介绍了三种解决措施。以防止低压断路器产生“跳跃现象”以及对设备产生冲击，确保设备的稳定、安全的运行，在电力行业有着重要的意义。

3.1采用延时失压脱扣器

普通的失压脱扣器由脱扣机构和失压线圈组成的，在失压线圈中没有电流时，低压断路器就不会合闸。而延时失压脱扣器，就是在普通的失压脱扣器的基础上加入了欠压延时单元，使其具有延时恢复的功能。在失压线圈中恢复电流时，低压脱扣器会延时合闸，从而避免过高的电压对设备进行剧烈冲击，防止其破坏电器设备。

延时失压脱扣装置一般包括四个接线端口、启动按钮、停止按钮、三个二极管、中间继电器、电解电容、交流失压线圈以及两个分压电阻等装置，延时失压脱扣器不仅结构简单、可靠性高、体积小巧，而且它还具有抗晃电性能，有着极大的作用。延时失压脱扣器如图1所示：

图1延时失压脱扣器

3.2增加单相失压保护功能

失压保护其实就是断电保护，指的是电路中没有电压，电路就不会合闸。失压保护的目的是避免没有处理好事故而自动送电的现象发生，因此，需要在电路中增加单相失压保护功能。而起失压保护功能的电器就是交流接触器了，在电源电压降低时，它能自动切断电器设备与电源的联系。优点主要是在电源电压恢复时，电器设备不会重新启动，避免了过高电压的冲击影响。只有当人工按下启动按钮时，电器设备才会重新启动。

3.3设计延时自动合闸回路方案

为避免电网失压、线路断开后恢复供电使过电压对设备产生剧烈冲击的现象发生，因此，需要设计一个延时自动合闸的回路方案。这个方案就是在电网恢复供电后，能够延时合闸。通过设计一种智能自动合闸控制装置，比如加装时间继电器、中间继电器等，使其拥有自复位的功能，这样就能在线路恢复供电时，5-10秒内自动将因失压脱扣动作的低压断路器合闸。

4.结语

综上所述，对低压断路器设计延时自动合闸回路这一方案可以对电力系统及电器设备起到良好的影响，并且通过采用延时失压脱扣、增加单相失压保护功能以及设计延时自动合闸装置等一系列措施，可以很好地起到保护电路的作用，确保电力系统稳定、安全的运行。所以，应该对低压断路器的设计重视起来，完善和发展我国低压断路器的设计，优化电力系统的举措势在必行。

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项目名称：低压断路器保护功能的改造研制项目编号：GDZC-031920160248