船舶電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課件

1、第5章 船舶電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 第1節(jié) 概述船舶電力系統(tǒng)在運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)各種不正常運(yùn)行狀態(tài)和故障，不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有過載、欠壓、過壓、欠頻、過頻以及中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)發(fā)生的單相接地等。這些不正常狀態(tài)發(fā)展到一定程度就演變成故障，最常見且最嚴(yán)重的故障就是各種形式的短路，有三相短路、兩相短路、兩相接地短路、三相四線制系統(tǒng)單相接地短路。另外，還可能發(fā)生電機(jī)或變壓器繞組匝間短路和線路的斷線等故障。因此在船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都要采取切實(shí)有效的措施，盡量避免不正常運(yùn)行狀態(tài)和短路故障的發(fā)生。 最有效的辦法之一，就是在船舶電力系統(tǒng)中裝設(shè)繼電保護(hù)裝置，以自動(dòng)迅速地切除故障。 1 船舶電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)和

2、作用船舶電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用就是監(jiān)視電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。同時(shí)它還是船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成部分。 當(dāng)船舶電力系統(tǒng)發(fā)生故障或有必將導(dǎo)致故障的趨勢(shì)時(shí)，繼電保護(hù)裝置能準(zhǔn)確、自動(dòng)地檢測(cè)出其信號(hào)，并迅速及時(shí)地將故障電路從系統(tǒng)中切除，以保證船舶電力系統(tǒng)的正常電路和設(shè)備安全運(yùn)行。 當(dāng)船舶電力系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)且短時(shí)還不足以造成破壞時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，警示值班人員及時(shí)進(jìn)行處理，以防不正常運(yùn)行狀態(tài)繼續(xù)發(fā)展和導(dǎo)致事故的發(fā)生。 配合自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)消除或減少事故的發(fā)生。 2 船舶電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的內(nèi)容及構(gòu)成2.1 繼電保護(hù)的主要內(nèi)容有1）船舶發(fā)電機(jī)的保護(hù)2）船舶電

3、力網(wǎng)的保護(hù)3）船舶用電設(shè)備的保護(hù)2.2 繼電保護(hù)裝置的基本構(gòu)成繼電保護(hù)裝置一般由測(cè)量電路、邏輯電路和輸出電路三大部分構(gòu)成。 測(cè)量電路反應(yīng)被保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化，并與保護(hù)的整定值進(jìn)行比較。如果運(yùn)行參數(shù)達(dá)到整定值，則測(cè)量電路就起動(dòng)，向邏輯電路送去信號(hào)。 邏輯電路接受測(cè)量電路送來(lái)的信號(hào)，根據(jù)保護(hù)的要求，進(jìn)行綜合判斷，決定裝置是否動(dòng)作。若保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作，邏輯電路就向輸出部分送去信號(hào)。輸出電路根據(jù)保護(hù)裝置的任務(wù)，向斷路器發(fā)出跳閘信號(hào)，或者發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 3 對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求根據(jù)船舶電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置所承擔(dān)的基本任務(wù)和作用，一般對(duì)繼電保護(hù)裝置有四項(xiàng)基本要求。 1） 選擇性 2） 速動(dòng)性3）

4、靈敏性4） 可靠性1） 選擇性 在選擇性保護(hù)中，若前一級(jí)保護(hù)裝置拒絕動(dòng)作，則后一級(jí)保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作。 實(shí)現(xiàn)保護(hù)選擇性有兩個(gè)基本原則：時(shí)間原則電流原則 時(shí)間原則時(shí)間原則是指以保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限的不同，來(lái)保證選擇性。 設(shè)ACB1、MCB3和MCB5的過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限分別為t1、t3和t5 。t1t3t5t3= t5+tt1= t3+t= t5+2t一般繼電保護(hù)裝置取t=（0.10.4）秒。 電流原則電流原則可以依次整定各級(jí)繼電保護(hù)裝置的始動(dòng)值來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常依次整定繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的電流值的不同，來(lái)保證選擇性。 在船舶電力系統(tǒng)中，最好采用時(shí)間原則和電流原則相結(jié)合的方法，來(lái)滿足保護(hù)選擇性和快速性的要求。

5、 繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作電流整定值，從負(fù)載至電源端，逐級(jí)加大整定各級(jí)保護(hù)的動(dòng)作電流整定值。 2）速動(dòng)性速動(dòng)性就是要求保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)力求短。迅速切除故障可減輕被保護(hù)設(shè)備的損壞程度、防止故障蔓延，并減少對(duì)非故障電路的影響。 (1) 熱效應(yīng)方面 要求快速切除短路故障的理由主要有以下兩方面: (2) 對(duì)負(fù)荷的影響方面(1) 熱效應(yīng)方面 通過電氣元件的短路電流產(chǎn)生的熱量Q與短路電流 Ik的平方和時(shí)間t成正比，即： 由此可見，短路切除得越快，產(chǎn)生的熱量越小，設(shè)備越不易燒壞。 (2) 對(duì)負(fù)荷的影響方面短路對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響最明顯，因異步機(jī)的轉(zhuǎn)矩M是和電壓的平方成正比的，即：若電壓U下降較大，轉(zhuǎn)矩 M下降更

6、大，會(huì)使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。若短路故障很快切除，非故障部分的電壓可迅速恢復(fù)。 3） 靈敏性繼電保護(hù)裝置的靈敏性是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常工作狀態(tài)的反應(yīng)能力。 靈敏性愈高，故障發(fā)覺和切除得就愈早，對(duì)系統(tǒng)的影響和設(shè)備的破壞就愈小。 保護(hù)裝置的靈敏性，可用靈敏度來(lái)表示。 4） 可靠性可靠性是指裝置本身要能可靠地工作繼電保護(hù)裝置的可靠性主要取決于：保護(hù)方式的選擇，裝置本身的質(zhì)量，整定計(jì)算和調(diào)試，安裝、維護(hù)和檢修質(zhì)量等。 在應(yīng)用中對(duì)于具體問題需結(jié)合實(shí)際，具體分析和解決，例如，對(duì)于過載保護(hù)，主要是考慮它的可靠性，并不要求它的速動(dòng)性；而對(duì)于短路保護(hù)，則要盡量考慮它的速動(dòng)性。從對(duì)保護(hù)裝置的上述基本要求中可

7、以看出，這四個(gè)方面是互相聯(lián)系、互相制約的。例如：若速動(dòng)性很高，則選擇性就要差些，反之亦是。若可靠性很高，則靈敏性就要差些，反之亦然。第2節(jié) 船舶電力系統(tǒng)主要保護(hù)電器 具有保護(hù)功能的電器稱為保護(hù)電器 自動(dòng)空氣斷路器熔斷器逆功率繼電器負(fù)序繼電器等等1 船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)空氣斷路器船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)空氣斷路器既是一種開關(guān)電器，又是一種保護(hù)電器。 自動(dòng)空氣斷路器，是船舶電力系統(tǒng)中常用的一種配電保護(hù)電器，集控制與多種保護(hù)功能于一體，在正常情況下可用于不頻繁地接通和斷開電路，當(dāng)電路中發(fā)生短路等故障時(shí)，能自動(dòng)切斷故障電路，保證線路和電氣設(shè)備的安全。 1.1 船用自動(dòng)空氣斷路器分類及功能船用自動(dòng)空氣斷路器可分為:

8、萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器(air circuit breaker ，ACB)裝置式自動(dòng)空氣斷路器（moulded case circuit breaker ，MCB）也稱框架式自動(dòng)空氣斷路器 也稱塑殼式自動(dòng)空氣斷路器 1.1.1 船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器 船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器一般裝設(shè)在配電裝置內(nèi)，也可安裝在墻上或支架上，因此又稱“框架式”斷路器?？蚣苁綌嗦菲魉械慕M件，如觸頭系統(tǒng)、滅弧室、脫扣器和操作機(jī)構(gòu)均裝在一個(gè)絕緣的金屬框架內(nèi)。 船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器具有多種操作方式和保護(hù)方案，它既可采用手柄手動(dòng)操作，又可使用按鈕手動(dòng)遙控操作，也可以采用自動(dòng)操作。 萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的保護(hù)有熱脫扣器、

9、電磁式脫扣器、電子式及智能化脫扣器等保護(hù)裝置。智能化脫扣器可實(shí)現(xiàn)選擇性斷開，并具有動(dòng)作顯示、記錄和報(bào)警等功能，整定電流和故障電流（過載電流和短路電流）可在脫扣器面板上顯示出來(lái)。 我國(guó)生產(chǎn)的船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器主要有DW系列和引進(jìn)產(chǎn)品AH型（國(guó)內(nèi)編號(hào)DW914型）等幾種。 1.1.2 船用裝置式自動(dòng)空氣斷路器裝置式自動(dòng)空氣斷路器為封閉式結(jié)構(gòu)，除操作手柄及接線端子外露外，其余部件（觸頭、滅弧室、脫扣器和操作機(jī)構(gòu)）均裝在塑料外殼之內(nèi)。 裝置式自動(dòng)空氣斷路器除具有過載、短路保護(hù)功能外，特殊的還具有失壓等保護(hù)功能，因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)功率小于50kW時(shí)，也可用作發(fā)電機(jī)主開關(guān)。1.2 自動(dòng)空氣斷路器型號(hào)含義

10、例如：DW98-500/33 表示船用萬(wàn)能式低壓斷路器，額定電流500A，3極，復(fù)式脫扣保護(hù)。 DZ91-100/33表示船用裝置式低壓斷路器，額定電流100A，3極，復(fù)式脫扣保護(hù)。斷路器型號(hào)隨著廠家的不同其含義及命名方法有所不同。1.3 自動(dòng)空氣斷路器電氣參數(shù)1）額定電壓 額定電壓是指在規(guī)定條件下，自動(dòng)空氣斷路器在長(zhǎng)期工作中能承受的最高電壓。 額定電壓一般在690V以下 2）額定電流 額定電流是指在規(guī)定條件下，自動(dòng)空氣斷路器在合閘位置允許長(zhǎng)期通過的最大工作電流。 額定電流一般從幾十安到4000安之間 3）短路接通能力 當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，自動(dòng)空氣斷路器能承受的最大短路電流值。 一般從幾十千安到

11、150千安 4）短路分?jǐn)嗄芰?當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，自動(dòng)空氣斷路器分?jǐn)嚯娏鳎ɑ螂娀。┑哪芰Α?一般從幾十千安到100千安 5）機(jī)械壽命 自動(dòng)空氣斷路器在需要修理或更換機(jī)械零件前所能承受的無(wú)載操作次數(shù)稱為機(jī)械壽命。 6）電壽命 在規(guī)定的正常工作條件下，自動(dòng)空氣斷路器不需修理或更換零件情況下，帶負(fù)荷操作的次數(shù)稱為電壽命。 萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的框圖由觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、自由脫扣機(jī)構(gòu)、操作傳動(dòng)裝置和保護(hù)元件組成。1.4 萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器結(jié)構(gòu)主觸頭承擔(dān)電路的正常工作電流。弧觸頭是為了避免斷開電路時(shí)產(chǎn)生的電弧燒壞主觸頭而設(shè)置的。副觸頭是考慮到斷開電路時(shí)，電流由主觸頭移到弧觸頭的瞬間，可能因壓降太大產(chǎn)生電

12、弧燒壞主觸頭而設(shè)置的。1.4.1 觸頭系統(tǒng)船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的觸頭系統(tǒng)一般由二到三組觸頭以及多組輔助觸點(diǎn)組成。觸頭一般包括主觸頭、副觸頭（又稱預(yù)接觸頭）和滅弧觸頭。 邏輯動(dòng)作順序是：在合閘時(shí)，先接通弧觸頭，然后接通副觸頭，最后才接通主觸頭；在分閘時(shí)，先斷開主觸頭，然后是副觸頭，最后才是弧觸頭。 副觸頭則采用紫銅材料。 弧觸頭要采用耐電弧、抗熔焊的材料制成，如銅或銅鎢合金。主觸頭要求采用良好的導(dǎo)電材料，如銀鎢合金。船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器還包括多組輔助觸點(diǎn)（多組常開、常閉觸點(diǎn)），用于控制電路中，以指示空氣斷路器的通、斷狀態(tài)。 萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的主觸頭系統(tǒng)常用的有對(duì)接式觸頭、橋式觸頭和插

13、入式觸頭。 對(duì)接式觸頭在大小容量中均常使用，它配合柵片式滅弧裝置，既可拉長(zhǎng)電弧，又可利用滅弧柵片將電弧分割成短弧，獲得較好的滅弧效果。 橋式觸頭具有雙斷口觸頭系統(tǒng)，為了防止觸頭接觸處溫升過高，需要加大接觸壓力，要求具有較高的閉合力和較貴的觸頭材料。插入式觸頭只用于不產(chǎn)生電弧的接觸處，這種觸頭的特點(diǎn)是本身具有電動(dòng)補(bǔ)償作用，當(dāng)通過巨大短路電流時(shí)，能防止觸頭彈開。1.4.2 滅弧裝置船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的滅弧裝置隨斷路器的結(jié)構(gòu)而異，采用較多的是滅弧罩加磁吹線圈結(jié)構(gòu)。 要想提高空氣斷路器的斷流容量，必須具有強(qiáng)滅弧性能，通常采用復(fù)式滅弧原理，即具有去離子?xùn)牌蜏缪鏂?，以減小斷開斷路器時(shí)的飛弧區(qū)域。當(dāng)

14、開關(guān)斷開時(shí)，強(qiáng)大的電流以電弧的形式進(jìn)入滅弧柵片，利用復(fù)式滅弧柵片將長(zhǎng)弧隔離成多段短弧縮小飛弧距離，使電弧迅速降溫熄滅。 船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器有三個(gè)滅弧罩，內(nèi)部分別是斷路器的三相動(dòng)、靜觸頭。這樣設(shè)計(jì)的作用是使滅弧罩內(nèi)的電弧迅速熄滅，以保護(hù)觸頭不被電弧灼傷或熔焊，同時(shí)各相電弧在各自的滅弧罩內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生三相弧光短路，提高了斷路器的使用壽命和工作的可靠性。 1.4.3 操作機(jī)構(gòu)萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的操作機(jī)構(gòu)可分為合閘操作機(jī)構(gòu)和分閘脫扣機(jī)構(gòu) 1） 合閘操作目前船舶采用的空氣斷路器有三種合閘操作方式，手柄合閘、電動(dòng)機(jī)合閘和電磁鐵合閘方式。 自動(dòng)空氣斷路器的傳動(dòng)裝置有手柄式、連桿式、電磁式、電動(dòng)式等幾種

15、。合閘前都必須使儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能,自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”,利用儲(chǔ)能彈簧釋放的能量實(shí)現(xiàn)合閘。船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器大多采用按鈕合閘操作，其內(nèi)部實(shí)際合閘操作機(jī)構(gòu)不是電磁鐵形式就是電動(dòng)機(jī)形式，但均要保留有手柄操作方式。 手柄操作合閘方式一般只在檢查和特殊情況下使用。 一般較大容量的開關(guān)是采用電合閘，以減少操作強(qiáng)度，并能滿足自動(dòng)控制和遙控操作的需要。 不論哪一種操作方式，均要首先使貯能彈簧貯能，并使自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”，然后利用彈簧的貯能快速合閘，即使合閘的時(shí)間與操作無(wú)關(guān)，僅與斷路器內(nèi)部機(jī)構(gòu)有關(guān)。 目前萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器，采用電磁鐵合閘操作機(jī)構(gòu)的合閘時(shí)間一般在0.1s左右，采用電動(dòng)機(jī)合閘操作機(jī)構(gòu)的合閘時(shí)

16、間一般為0.30.4s左右。 也有先將手柄搖轉(zhuǎn)38圈左右使主彈簧儲(chǔ)能(也有發(fā)電機(jī)建壓后主開關(guān)自行使主彈簧儲(chǔ)能的，因此不需要搖動(dòng))，使自由脫扣機(jī)構(gòu)達(dá)“再扣”位置，然后將手柄再搖轉(zhuǎn)24圈左右，使儲(chǔ)能彈簧釋放，實(shí)現(xiàn)合閘。手柄合閘操作依照主開關(guān)類型不同，其操作方法也不一樣：有的先將合閘手柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)120左右，然后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)120左右來(lái)實(shí)現(xiàn)合閘；有的先將合閘手柄向下扳動(dòng)，然后向上扳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)合閘的； c. AH 型采用電磁鐵直推式合閘電磁或電動(dòng)合閘a. DW-94 型采用電動(dòng)合閘b. DW-95、DW-98 型采用電磁合閘 DW-94電動(dòng)合閘控制線路發(fā)電機(jī)建立電壓后，紅色指示燈亮，失壓脫扣線圈獲電，操作

17、電動(dòng)機(jī)M通電轉(zhuǎn)動(dòng)，使彈簧儲(chǔ)能凸輪使儲(chǔ)能開關(guān)常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)黃色指示燈亮，表明儲(chǔ)能彈簧已儲(chǔ)能，自由脫扣機(jī)構(gòu)己處于“再扣”位置。合閘時(shí)，按下合閘按鈕SBl，電動(dòng)機(jī)再次轉(zhuǎn)動(dòng)，使儲(chǔ)能彈簧釋放，主開關(guān)合閘主開關(guān)合閘，綠色指示燈亮，表示合閘完畢，儲(chǔ)能開關(guān)恢復(fù)原位，此時(shí)，主開關(guān)的輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)停轉(zhuǎn)。 DW95電磁操作合閘 DW95自動(dòng)斷路器采用電磁操作，彈簧儲(chǔ)能合閘。 當(dāng)發(fā)電機(jī)建壓后，電源經(jīng)合閘操作按鈕A的常閉接點(diǎn)、整流二極管D1、限流電阻R、中間繼電器ZJ的常閉接點(diǎn)ZJ/1和ZJ/2，對(duì)電容C進(jìn)行充電，做好合閘準(zhǔn)備。 合閘時(shí)，按下合閘操作自動(dòng)復(fù)位按鈕A，其常閉接點(diǎn)斷開，常開接點(diǎn)閉合，C

18、的充電回路被斷開，已充電的C經(jīng)A的常開接點(diǎn)(現(xiàn)已閉合)、主開關(guān)的常閉輔助觸點(diǎn)DF1立即對(duì)ZJ放電。 ZJ獲電后立即動(dòng)作，ZJ/1和ZJ/2斷開，使C的充電回路保持?jǐn)嚅_。ZJ的常開觸點(diǎn)ZJ/3閉合，使ZJ自保。ZJ的常開觸點(diǎn)ZJ/4ZJ/6閉合，使操作電源經(jīng)ZJ/4ZJ/6和橋式整流器D2D5，對(duì)合閘操作電磁鐵線圈HQ供電。HQ獲電后動(dòng)作，立即將儲(chǔ)能彈簧拉長(zhǎng)，使彈簧儲(chǔ)能，此時(shí)自由脫扣機(jī)構(gòu)處于“再扣”位置。 由于C很快放電結(jié)束，因此經(jīng)很短時(shí)間后，C的電壓降低至 ZJ的釋放電壓，ZJ釋放。于是ZJ/4ZJ/6斷開，使HQ斷電。已儲(chǔ)有位能的儲(chǔ)能彈簧被突然釋放，帶動(dòng)主開關(guān)合閘。 由于 ZJ釋放，ZJ/1

19、和ZJ/2閉合，C又被充電；ZJ/3斷開，使C對(duì)ZJ的放電回路斷開，這就又為下次合閘作好了準(zhǔn)備。當(dāng)開關(guān)合閘后，因?yàn)镈F1已斷開，所以這時(shí)即使重按A，也不會(huì)有任何動(dòng)作。 在DW95開關(guān)未合閘之前，當(dāng)HQ通電吸動(dòng)銜鐵使儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能的同時(shí)，壓下微動(dòng)開關(guān)WK，使WK閉合，給失壓脫扣線圈S通電。當(dāng)合閘后，WK又?jǐn)嚅_，但此時(shí)DW95開關(guān)的常開輔助觸點(diǎn)DF2已閉合，故仍可保持S有電。 DW-98電磁合閘控制線路發(fā)動(dòng)機(jī)建立電壓，經(jīng)二極管D向電容C充電。 DW-98電磁合閘控制線路合閘時(shí)，按下按鈕SB，電容C對(duì)繼電器KA放電，使KA吸合，其常閉觸點(diǎn)KA1,KA2斷開切斷電容C充電通路，觸點(diǎn)KA3實(shí)現(xiàn)自鎖。其常開

20、觸點(diǎn)KA4、KA5閉合，接通電磁線圈KM，在電磁吸力作用下，儲(chǔ)能彈簧拉長(zhǎng)儲(chǔ)能，自由脫扣機(jī)構(gòu)處于“再扣”位置。DW-98電磁合閘控制線路由于電容兩端電壓很快下降，當(dāng)下降到繼電器KA的釋放電壓，KA釋放，常開觸點(diǎn)斷開，儲(chǔ)能彈簧釋放，自由脫扣動(dòng)作實(shí)現(xiàn)合閘。合閘后，主開關(guān)的輔助觸點(diǎn)DW斷開，此時(shí)再按合閘按鈕SB，不會(huì)再有合閘動(dòng)作。DW-98電磁合閘控制線路 AH型萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器AH型萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的合閘操作采用電磁鐵直推式合閘 發(fā)電機(jī)建立電壓后，合上電磁控制開關(guān)，繼電器KA1通電，其常開觸點(diǎn)KA1閉合后繼電器KA2有電，其常開觸點(diǎn)KA2閉合，合閘線圈HQ通電，快速將動(dòng)銜鐵吸上，利用動(dòng)銜鐵的

21、質(zhì)量和速度，通過電磁合閘柱銷，對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)較大的沖擊，推動(dòng)合閘機(jī)構(gòu)合閘。 合閘后，自動(dòng)開關(guān)的輔助常開觸點(diǎn)DF1閉合，繼電器KA3通電，其常閉觸點(diǎn)KA3斷開，繼電器KA1斷電，其常開觸點(diǎn)KA1斷開，控制繼電器KA2失電，觸點(diǎn)KA2斷開，從而使合閘線圈HQ斷電，電磁吸力消失，合閘動(dòng)銜鐵在自身重力和復(fù)位彈簧作用下掉落，恢復(fù)原樣，準(zhǔn)備下次合閘。 2）分閘操作萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器有手動(dòng)機(jī)械分閘和電磁分閘兩種分閘操作方式，一般由自由脫扣機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分閘操作。 “自由脫扣”是指 主電路中出現(xiàn)故障電流時(shí)，不論操作手柄在什位置，觸頭均能迅速分?jǐn)嚯娐贰?自由脫扣機(jī)構(gòu)的作用是使觸頭保持閉合或迅速分?jǐn)?。它是觸頭系

22、統(tǒng)和操作傳動(dòng)裝置之間的聯(lián)系機(jī)構(gòu)。 自由脫扣機(jī)構(gòu)功能 將手柄或電動(dòng)合閘部分的操作傳遞給觸頭系統(tǒng) 完成合閘操作后維持觸頭系統(tǒng)處于接通位置 繼電保護(hù)部分動(dòng)作能夠使它自由脫扣典型自由脫扣機(jī)構(gòu)由四連桿機(jī)構(gòu)組成 (a) 合閘位置(b)自動(dòng)分閘后的位置(c)準(zhǔn)備合閘位置（“再扣”位置）(a):合閘位置，此時(shí)連桿2和3幾乎成一直線，絞鏈接點(diǎn)b稍低于a和c的連線，連桿2和3成為剛性連接，運(yùn)動(dòng)連桿處于死區(qū)，觸頭處于閉合狀態(tài)。 (b):自動(dòng)分閘后的位置，即當(dāng)釋放器的銜鐵或頂桿向上沖擊b點(diǎn)時(shí)，(a)位置的剛性連接被破壞，因而自由脫扣器動(dòng)作而使觸頭分閘。 (c):準(zhǔn)備合閘位置，此時(shí)將手柄向下拉，使連桿2和3幾乎成一直線

23、剛性連接，然后再把手柄往上推，就能重新合閘，此位置也稱“再扣”位置。 1.4.4 保護(hù)機(jī)構(gòu)保護(hù)機(jī)構(gòu)由各種脫扣器組成，脫扣器是自動(dòng)空氣斷路器的感受元件，當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，脫扣器接到信號(hào)后動(dòng)作，經(jīng)過斷路器自身的自由脫扣機(jī)構(gòu)使自動(dòng)斷路器分閘。 萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的脫扣器主要有： 失壓脫扣器、分勵(lì)脫扣器、過電流脫扣器電子型脫扣器等過流脫扣器用于短路、過載保護(hù)。 過電流脫扣器分為雙金屬片熱脫扣器和電磁式過流脫扣器。 雙金屬片熱脫扣器具有反時(shí)限特性，當(dāng)電路發(fā)生過載時(shí)，雙金屬片彎曲，使自動(dòng)開關(guān)跳閘。 電磁式過流脫扣器的電磁線圈，當(dāng)通過電流大于一定數(shù)值時(shí)，脫扣器動(dòng)作，使開關(guān)跳閘切斷電路，可作為過載、短路保護(hù)

24、之用。 保護(hù)特性采用過載長(zhǎng)延時(shí)（包括定時(shí)限和反時(shí)限兩種）、短路短延時(shí)及特大短路瞬時(shí)脫扣的三段保護(hù)特性。反時(shí)限就是指過載越大，要求開關(guān)動(dòng)作的時(shí)間越短；過載越小，要求開關(guān)動(dòng)作的時(shí)間就越長(zhǎng)，也就是要求開關(guān)動(dòng)作的時(shí)間和過載電流成反比關(guān)系。 失壓脫扣器用于欠壓、失壓保護(hù)。在額定電壓的75或以上時(shí)必須保證自動(dòng)斷路器可靠合閘。而當(dāng)電壓降低到額定電壓40%時(shí)，斷路器失壓脫扣器必須可靠動(dòng)作。因此，失壓保護(hù)可在4075額定電壓范圍內(nèi)整定。為了避免在電網(wǎng)電壓瞬時(shí)波動(dòng)下產(chǎn)生誤動(dòng)作（如較大異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等），要求在欠壓情況下可帶有13S左右的延時(shí)。分勵(lì)脫扣器可用于遠(yuǎn)距離遙控?cái)嗦菲餮杆俜珠l。分勵(lì)脫扣器的作用原理與失壓脫扣

25、器相似。但是，它是由操作人員或繼電保護(hù)發(fā)出指令后執(zhí)行斷路器跳閘。失壓脫扣器電磁線圈是串聯(lián)在電源電路中，正常情況下失壓脫扣器電磁線圈有電，而分勵(lì)脫扣器的電磁線圈正常情況下不通電，當(dāng)需要自動(dòng)斷路器分閘操作時(shí)，才給分勵(lì)脫扣器一個(gè)控制電壓，使其瞬間動(dòng)作跳閘。電子型脫扣器是用半導(dǎo)體元件制造的綜合型保護(hù)元件，具有過負(fù)荷、短路和欠壓保護(hù)等功能。電子脫扣器的一個(gè)突出特點(diǎn)是在環(huán)境溫度變化的情況下，仍能穩(wěn)定的工作。 有的船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器還帶有鎖扣裝置。設(shè)置它的目的，是為了在緊急情況下，保證萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器不會(huì)自動(dòng)跳閘。如果將鎖扣裝置放在“扣”的位置，脫扣器將被鎖住，此時(shí)，即使發(fā)生故障，萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷

26、路器也不會(huì)自動(dòng)跳閘。因此，只有在緊急情況下，盡管電器設(shè)備可能受到一些損傷，但也要強(qiáng)迫供電，而不希望斷路器自動(dòng)跳閘，才可以啟用鎖扣裝置。 15 船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器繼電保護(hù)功能原理分析萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器跳閘有三種辦法： 備用的手動(dòng)機(jī)械脫扣跳閘； 常用的手動(dòng)按鈕電磁脫扣跳閘； 由繼電保護(hù)裝置動(dòng)作自動(dòng)控制脫扣器使斷路器自動(dòng)跳閘。 前兩種方法已介紹，以下重點(diǎn)分析繼電保護(hù)裝置動(dòng)作自動(dòng)控制脫扣器使斷路器自動(dòng)跳閘的方法。 1.5.1 DW一98型自動(dòng)空氣斷路器繼電保護(hù)功能原理分析半導(dǎo)體脫扣器能實(shí)現(xiàn)，欠壓延時(shí)跳閘保護(hù)，特大短路瞬時(shí)跳閘保護(hù)，短路短延時(shí)跳閘保護(hù)以及過載長(zhǎng)延時(shí)跳閘保護(hù)。 1)欠壓延時(shí)保護(hù)發(fā)電

27、機(jī)電壓經(jīng)變壓器B1的第二個(gè)副邊繞組降壓，并經(jīng)ZL1橋式整流，R24、C8阻容濾波，穩(wěn)壓管W5穩(wěn)壓之后，做為晶體管直流穩(wěn)壓工作電源。 欠壓保護(hù)的電壓形成和整流濾波回路：由圖中可見，發(fā)電機(jī)電壓UAC，由變壓器B1的第一個(gè)副邊繞組降壓到15V。經(jīng)二極管D15半波整流，電容C5濾波，電阻Rl9、R20分壓后，在R20上取出弱電直流電壓控制信號(hào)。欠壓保護(hù)的起動(dòng)電路和時(shí)限電路，由穩(wěn)壓管W4，晶體管BG5和充電延時(shí)電容C6、C7等組成。 該電壓信號(hào)與發(fā)電機(jī)電壓成正比，加到后面的起動(dòng)電路上。當(dāng)發(fā)電機(jī)工作于正常電壓時(shí)，R20上的電壓可以使穩(wěn)壓管W4擊穿，晶體管BG5處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，因而其時(shí)限電路的延時(shí)電容C6

28、被短路。BG5集電極電位約0.3V，故D17不能導(dǎo)通。此時(shí)，出口電路不輸出欠壓信號(hào)。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于欠壓保護(hù)起動(dòng)電壓整定值，例如達(dá)65Ue時(shí)，R20上的電壓低到不足以擊穿穩(wěn)壓管W4，晶體管BG5截止，工作電源通過電阻R22、R23對(duì)C6和C7并聯(lián)充電，電容充電達(dá)單結(jié)晶體管BT的峰值電壓所需的時(shí)間，就是欠壓保護(hù)的延時(shí)時(shí)間。DW-98半導(dǎo)體脫扣器的欠壓延時(shí)分0.5、1、3、5S四種可供選擇，延時(shí)完畢，通過出口電路，發(fā)出欠壓延時(shí)保護(hù)跳閘信號(hào)，使開關(guān)跳閘，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)欠壓延時(shí)保護(hù)。 半導(dǎo)體脫扣器總的出口電路由單結(jié)晶體管BT和可控硅SCR組成無(wú)觸點(diǎn)出口電路。欠壓延時(shí)、特大短路瞬時(shí)、短路短延時(shí)和過載長(zhǎng)延時(shí)跳

29、閘保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)，分別通過二極管D17、D18和D19來(lái)起動(dòng)這同一出口電路。 只要上述保護(hù)其中之一動(dòng)作時(shí)，就會(huì)使觸發(fā)器發(fā)出脈沖，觸發(fā)SCR導(dǎo)通，即通過該出口電路發(fā)出跳閘控制信號(hào)。 自動(dòng)空氣斷路器的失壓脫扣器S就是一個(gè)跳閘操作機(jī)構(gòu)，當(dāng)S有電時(shí)，開關(guān)才有可能合上閘，而當(dāng)S失電時(shí)，開關(guān)就會(huì)自動(dòng)跳閘，故可使出口電路的輸出通過控制S，來(lái)操作自動(dòng)跳閘。 晶體管繼電保護(hù)裝置都是間接動(dòng)作式的，因此其出口電路的輸出信號(hào)，要去控制一個(gè)跳閘操作機(jī)構(gòu)。正常情況下，發(fā)電機(jī)電壓經(jīng)變壓器Bl的第三個(gè)副邊繞組降壓，ZL2整流后，對(duì)S供電，其電流方向由7點(diǎn)到8點(diǎn)。 當(dāng)保護(hù)裝置出口電路的可控硅SCR導(dǎo)通時(shí)，使電源(2)通過SCR

30、給S又加上一個(gè)方向由8點(diǎn)到7點(diǎn)的電壓，此電壓與電源(3)對(duì)S所加電壓的方向相反，相互抵消，因此使S失壓，開關(guān)自動(dòng)跳閘。 2)過電流保護(hù) 發(fā)電機(jī)的三相電流分別經(jīng)三個(gè)電流變換器LH1LH3進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)三個(gè)單相橋式整流器D1D12進(jìn)行整流，由C1、C2、R1濾波之后，通過三組并聯(lián)的分壓器，將電流信號(hào)最后變換成弱電直流電壓控制信號(hào)。顯然，分壓器輸出電阻上的弱電直流電壓控制信號(hào)與發(fā)電機(jī)的強(qiáng)電交流電流信號(hào)成正比。 在電路圖中，從左至右，第一組分壓器R2、R26、R3為特大短路瞬時(shí)跳閘保護(hù)的信號(hào)檢測(cè)電路；第二組分壓器R4、R27 、R5為短路短延時(shí)保護(hù)的信號(hào)檢測(cè)電路；第三組分壓器R28、R6為過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)

31、的信號(hào)檢測(cè)電路。 (1)過電流保護(hù)的電壓形成和整流濾波回路 (2)特大短路瞬時(shí)跳閘保護(hù)的起動(dòng)電路 所謂“特大短路”，在這里是指接近電源處發(fā)生短路。因?yàn)槎搪仿窂教囟?，阻抗很小，故短路電流特別大。由于要求快速性，因此采用電流速斷保護(hù)，瞬時(shí)動(dòng)作跳閘。 特大短路保護(hù)的起動(dòng)電路由穩(wěn)壓管W3和二極管D18構(gòu)成。正常情況下W3截止，保護(hù)不動(dòng)作。 當(dāng)發(fā)生特大短路時(shí)，由R26整定的電壓足以使W3擊穿。通過D18，使C7迅速充電，BT幾乎立即發(fā)出脈沖，觸發(fā)SCR導(dǎo)通，使S失電，開關(guān)瞬時(shí)動(dòng)作跳閘，此即實(shí)現(xiàn)了特大短路瞬時(shí)跳閘保護(hù)。 調(diào)整R26/1，可以在(510)Itkoe的范圍內(nèi)整定起動(dòng)電流值。這里)Itkoe是指

32、脫扣器LH1LH3的額定電流，而不是開關(guān)或發(fā)電機(jī)的額定電流。例如：DW98400型開關(guān)的脫扣器額定電流的規(guī)格為100、150、250、300、400 A。DW9 8600的為500、600A。因而，在選擇電流變換器LH時(shí)，要考慮到LH額定電流與發(fā)電機(jī)額定電流的相互配合。 (3)短路短延時(shí)跳閘保護(hù)的起動(dòng)和時(shí)限電路 在離電源較遠(yuǎn)處發(fā)生短路時(shí)，發(fā)電機(jī)也會(huì)出現(xiàn)較大電流，根據(jù)保護(hù)選擇性的要求，首先應(yīng)由發(fā)生短路那一級(jí)的保護(hù)裝置動(dòng)作。若該保護(hù)裝置失靈拒絕動(dòng)作或動(dòng)作遲緩了，發(fā)電機(jī)的短路短延時(shí)保護(hù)作為前一級(jí)保護(hù)的后備保護(hù)才動(dòng)作，故它們需要有一個(gè)延時(shí)時(shí)限上的配合。 短路短延時(shí)保護(hù)的起動(dòng)電路和時(shí)限電路，主要由穩(wěn)壓管

33、W2，晶體管BG3、BG4構(gòu)成的射極耦合觸發(fā)器式起動(dòng)電路及充電延時(shí)電容C4組成。短路短延時(shí)保護(hù)的控制信號(hào)從檢測(cè)環(huán)節(jié)的R27、R5輸出，經(jīng)D14、W2、R14加到作為監(jiān)控器BG3的基極上。 在正常情況下，電流小于短路短延時(shí)的起動(dòng)電流整定值，由分壓器輸出的電壓低于穩(wěn)壓管W2的擊穿電壓值，W2截止，BG3無(wú)基極電流，亦截止，BG4飽和導(dǎo)通，C4上電壓甚低，D19截止，故出口電路不工作。 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，電流增大，由R27整定輸出的直流控制電壓使W2擊穿，于是BG3導(dǎo)通，BG4截止。由BG4的工作電源經(jīng)電阻R16、R32對(duì)C4充電。當(dāng)C4上的電壓使D19正向?qū)ê螅珻4與C7并聯(lián)而被充電。電容被充電達(dá)B

34、T峰點(diǎn)電壓的時(shí)間，即為時(shí)限電路的延時(shí)時(shí)間。當(dāng)充電達(dá)BT峰點(diǎn)電壓時(shí)，BT發(fā)出脈沖，一觸發(fā)SCR導(dǎo)通，使S失壓，開關(guān)跳閘，從而實(shí)現(xiàn)了短路短延時(shí)跳閘保護(hù)。 對(duì)短路短延時(shí)保護(hù)，調(diào)整R27/1的動(dòng)觸點(diǎn)，可在(35) Itkoe的范圍內(nèi)整定起動(dòng)電流值。調(diào)整R32的大小，可在(0.20.6)秒范圍內(nèi)整定延時(shí)時(shí)限，保護(hù)具有定時(shí)限特性。 (4)過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)的起動(dòng)電路和時(shí)限電路 過載長(zhǎng)延時(shí)跳閘保護(hù)的起動(dòng)電路和時(shí)限電路，主要由穩(wěn)壓管W1，晶體管BG1、BG2構(gòu)成射極耦合觸發(fā)器式起動(dòng)電路及電阻R11、R30、電容C3構(gòu)成的充電延時(shí)電路組成。 發(fā)電機(jī)過載信號(hào)，由電位器R28/1整定的電壓取得。這一電壓，一方面作為BG

35、1、BG2直流工作電源，另一方面又經(jīng)電阻R7和R8進(jìn)行分壓并從R8上取出電壓信號(hào)加到起動(dòng)電路的W1和BG1基極上。 對(duì)過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)，調(diào)整R28/1的動(dòng)觸頭，可以在(1.02.5) Itkoe的范圍內(nèi)整定過載起動(dòng)值。當(dāng)起動(dòng)值整定在1.2Itkoe時(shí)，調(diào)整R30的動(dòng)觸頭，可在(530)s之間整定長(zhǎng)延時(shí)的時(shí)間。 在發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，R8上的電壓較低，穩(wěn)壓管W1是截止的，BG1無(wú)基極電流，也處于截止?fàn)顟B(tài)，BG2飽和導(dǎo)通，保護(hù)裝置不動(dòng)作。 當(dāng)出現(xiàn)過載時(shí)，R8上的電壓升高，使W1擊穿，BG1飽和導(dǎo)通，BG2截止。這時(shí)，從R28/1上取得的電壓信號(hào)，經(jīng)R11、R30直接對(duì)C3充電。C3上的電壓按指數(shù)規(guī)律上

36、升，進(jìn)行延時(shí)。當(dāng)C3上的電壓上升到足以擊穿W2時(shí)，延時(shí)完畢。W2被擊穿后，同短路短延時(shí)保護(hù)動(dòng)作過程一樣，開關(guān)跳閘，從而實(shí)現(xiàn)了過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)。 在分析這一部分電路時(shí)，應(yīng)注意兩點(diǎn)： 長(zhǎng)延時(shí)的信號(hào)是經(jīng)過短延時(shí)信號(hào)的通道送出去的，但由于長(zhǎng)延時(shí)時(shí)間遠(yuǎn)大于短延時(shí)的時(shí)間，因此長(zhǎng)延時(shí)的時(shí)間主要決定于C3充電電路的時(shí)間常數(shù)。 對(duì)C3充電的電源電壓是由過電流信號(hào)變換過來(lái)的，是隨過載的大小而成正比變化的電壓，因此雖然C3充電電路的時(shí)間常數(shù)不變，但延時(shí)不是定時(shí)限的，過載小時(shí)延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，過載大時(shí)延時(shí)時(shí)間短，這就使過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)具有反時(shí)限特性。 1.5.2 DW一95型自動(dòng)空氣斷路器繼電保護(hù)功能原理分析1.5.2 DW一

37、95型自動(dòng)空氣斷路器繼電保護(hù)功能原理分析DW一95型自動(dòng)空氣斷路器也是用半導(dǎo)體脫扣器做為繼電保護(hù)裝置的 由變壓器Bl的第二個(gè)副邊繞組(2)提供了晶體管的直流工作電源和操作電源。 由變壓器Bl的第三個(gè)副邊繞組(3)，提供了欠壓延時(shí)跳閘保護(hù)的電壓控制信號(hào)。由穩(wěn)壓管形W6、三極管BG5和電容C24構(gòu)成了欠壓延時(shí)跳閘保護(hù)的起動(dòng)和時(shí)限電路。 該半導(dǎo)體過電流脫扣器采用過載長(zhǎng)延時(shí)，短路短延時(shí)保護(hù)。過電流保護(hù)的信號(hào)由電流變 換器LH1LH3，經(jīng)整流器ZLl，濾波器Cl、Rl、C2所提供。由穩(wěn)壓管W4，三極管BG3、BG4和電容Cl7構(gòu)成了短路短延時(shí)跳閘保護(hù)的起動(dòng)和時(shí)限電路。由穩(wěn)壓管W1、三極管BG1、BG2和

38、電容C5、C6構(gòu)成了過載長(zhǎng)延時(shí)信號(hào)及跳閘保護(hù)的起動(dòng)和時(shí)限電路。由單結(jié)晶體管弛張振蕩器BT1和可控硅SCR1構(gòu)成了跳閘保護(hù)的無(wú)觸點(diǎn)出口電路。它是一個(gè)由各保護(hù)輸出二極管D3、D8和D13構(gòu)成的三端“或門電路所控制的裝置總的出口電路。當(dāng)“或門的一端有輸入時(shí)，BT1即振蕩發(fā)出脈沖，使SCR1導(dǎo)通。因而分勵(lì)脫扣器線圈FQ有電，使開關(guān)跳閘。由BT2和SCR2構(gòu)成過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)訊響出口電路。 該脫扣器的跳閘操作執(zhí)行元件采用分勵(lì)脫扣器FQ。當(dāng)按下分勵(lì)脫扣器按鈕FA或使SCR1導(dǎo)通時(shí)，F(xiàn)Q將通電，使開關(guān)跳閘。圖中DF1為開關(guān)輔助觸點(diǎn)， WK為微動(dòng)開關(guān)，F(xiàn)為6V訊響器。 1.5.3 E系列萬(wàn)能式空氣斷路器保護(hù)裝置

39、E系列萬(wàn)能式斷路器配有微處理（電子式）脫扣器過電流保護(hù)裝置，提供過載保護(hù)（L）、選擇性短路保護(hù)（S）、瞬時(shí)短路保護(hù)（I）等保護(hù)功能。L（長(zhǎng)延時(shí)過流保護(hù)）S（短延時(shí)速斷保護(hù)）當(dāng)通過斷路器的電流達(dá)到啟動(dòng)電流時(shí)，保護(hù)裝置延時(shí)啟動(dòng)，其動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，為反時(shí)限特性。這一段過電流保護(hù)適用于過負(fù)荷保護(hù)。 當(dāng)電路中的電流達(dá)到很大數(shù)值，亦即達(dá)到速斷保護(hù)的啟動(dòng)電流時(shí)，斷路器經(jīng)過一個(gè)很短的延時(shí)（例如0.10.4s）立即跳閘。這一段保護(hù)適用于發(fā)生短路保護(hù)電流時(shí)的動(dòng)作跳閘之用，一般稱為短路短延時(shí)保護(hù)。 I （瞬動(dòng)速斷保護(hù)）G（接地保護(hù)）當(dāng)短路電流足夠大時(shí)，這一段保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作使斷路器立即跳閘，其跳閘時(shí)間一般只有0.0150

40、.016s 。 當(dāng)電路中發(fā)生接地故障，故障電流達(dá)到設(shè)定的啟動(dòng)數(shù)值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，斷路器跳閘。 1.6 自動(dòng)空氣斷路器的選擇與選擇電器的一般條件一樣，選擇斷路器的條件，主要考慮額定條件、短路條件和功能條件三方面。 1.6.1 額定條件（1）斷路器額定電壓 線路額定電壓（2）斷路器額定電流與過電流脫扣器額定電流均應(yīng) 線路計(jì)算負(fù)載電流（3）斷路器失壓脫扣器額定電壓 = 線路額定電壓1.6.2 短路條件1) 斷路器的額定分?jǐn)嚯娏鲾嗦菲鞯念~定分?jǐn)嚯娏鞅硎緮嗦菲鲗㈩A(yù)期切斷的短路電流值，必須大于其工作電路短路后12周期時(shí)的對(duì)稱交流短路電流的有效值。 一般來(lái)說(shuō)，低壓斷路器所在電路的電壓越高，電路切斷越困難。反之

41、，電路電壓越低，切斷電流越容易。在選擇斷路器時(shí)，必須注意額定分?jǐn)嚯娏魉鶎?duì)應(yīng)的額定電壓等級(jí)。 斷路器的額定分?jǐn)嚯娏?，與額定電壓、額定頻率、短路功率因數(shù)等參數(shù)有關(guān)。斷路器的額定分?jǐn)嚯娏鞫际侵冈?0Hz和60Hz兩個(gè)頻率下實(shí)現(xiàn)的，如果在其他頻率的電路中使用，必須與制造廠協(xié)商解決。 斷路器的額定切斷電流，僅用短路電流交流分量的有效值表示，但實(shí)際的切斷電流包含有直流分量，并且短路功率因數(shù)越小，其直流分量衰減時(shí)間常數(shù)越大，則短路后12周期時(shí)的直流分量越大。因此，對(duì)于短路功率因數(shù)大于產(chǎn)品標(biāo)稱值時(shí)，其額定切斷電流可以得到保證，而對(duì)于功率因數(shù)小于產(chǎn)品標(biāo)稱值的電路則不能得到保證。所以，在選擇斷路器時(shí)，必須充分考慮

42、實(shí)際電路的短路功率因數(shù)。 (2) 斷路器的額定接通電流斷路器的額定接通電流，是指在額定參數(shù)下，按照標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作和條件，能夠接通電流的最大值。 通常，交流斷路器的額定接通電流，必須大于短路后12周期時(shí)工作電路的最大計(jì)算短路電流的非對(duì)稱最大峰值，即所說(shuō)的短路電流峰值。 通常，只對(duì)發(fā)電機(jī)用的空氣斷路器進(jìn)行額定接通電流的校驗(yàn)，而對(duì)線路用的空氣斷路器(塑殼式斷路器)未做硬性規(guī)定。 線路用斷路器中裝設(shè)了瞬時(shí)過電流脫扣裝置，當(dāng)斷路器接通短路電路時(shí)，斷路器瞬時(shí)跳閘。因此在斷路器接通時(shí)，不能克服觸頭間產(chǎn)生的電磁反作用力而進(jìn)行強(qiáng)制接通，而是迅速地將其分?jǐn)?，故可不必進(jìn)行接通電流校驗(yàn)。 而發(fā)電機(jī)主開關(guān)(萬(wàn)能式斷路器)為實(shí)

43、現(xiàn)系統(tǒng)選擇性保護(hù)，不一定裝設(shè)瞬時(shí)過電流脫扣裝置，而要裝設(shè)具有0.10.5秒左右的短延時(shí)過電流脫扣裝置作短路保護(hù)。因此，在短路電路接通時(shí)，空氣斷路器要克服短路電流引起的電磁反作用力而接通，同時(shí)，一直到短延時(shí)過電流脫扣器到達(dá)整定延時(shí)之前具有通過短路電流的能力。 選擇斷路器的額定接通電流，必須大于其工作電路的預(yù)期非對(duì)稱最大短路電流峰值。 163 功能條件船用空氣斷路器通常用來(lái)作為發(fā)電機(jī)主開關(guān)，必須具有過載、短路、欠壓和失壓等保護(hù)功能。 （1)空氣斷路器的合閘、脫扣和鎖扣空氣斷路器的合閘操作方式有手動(dòng)、電磁鐵驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等。 手動(dòng)和電動(dòng)方式一般帶有貯能彈簧快速閉合機(jī)構(gòu)，以增加操作的可靠性。 一般小

44、容量（斷流容量不大于20kA）且不要求遙控合閘的空氣斷路器可選用手動(dòng)合閘方式。 電磁鐵合閘方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但沖擊力較大。 空氣斷路器的脫扣操作可以采用失壓脫扣器，也可以采用分勵(lì)脫扣器。許多空氣斷路器只能在失壓和分勵(lì)脫扣器兩者中提供一種。 軍用艦艇以往通常要求其遙控?cái)嚅_，故選用分勵(lì)脫扣器較多；而民用船舶則常選用失壓脫扣器，而在其電路中設(shè)置斷開按鈕來(lái)達(dá)到遙控?cái)嚅_的目的。 為了防止電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間低電壓運(yùn)行，造成異步電機(jī)過熱或并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的無(wú)功環(huán)流，船舶要求發(fā)電機(jī)空氣斷路器設(shè)置欠壓脫扣器。欠壓脫扣器應(yīng)有延時(shí)功能，以免電網(wǎng)短暫電壓降引起誤動(dòng)作。 有時(shí)要求在空氣斷路器上設(shè)置鎖扣裝置。以便在緊急情況下，可以將脫

45、扣器鎖住，防止其跳閘，進(jìn)行強(qiáng)制供電。鎖扣的應(yīng)用僅限于很特殊的場(chǎng)合和特別重要設(shè)備的供電，不宜使用過多。 （2)空氣斷路器的整定電流為了過載和外部短路保護(hù)，空氣斷路器需在兩相上設(shè)置過電流脫扣器，并按需要配備長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)等多段選擇性保護(hù)，其動(dòng)作特性和整定值應(yīng)滿足船舶電站的系統(tǒng)要求。 對(duì)于多臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，還要設(shè)置發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)，一般由逆功率繼電器檢測(cè)逆功率信號(hào)，并通過空氣斷路器的脫扣器實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)。 17 自動(dòng)空氣斷路器常見故障及處理方法1.8 萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器實(shí)例1.8.1 E系列萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器ABB 公司生產(chǎn)的E系列萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器，包括E1E7七種基本規(guī)格

46、。 E系列萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器安裝方式有固定式和抽出式。 額定電壓有500V和690V，額定電流從800A到4000A，分?jǐn)嗄芰?0kA到150kA。 E系列斷路器包括分勵(lì)/合閘裝置（YO/YC）、失壓脫扣器（YU）、彈簧儲(chǔ)能電動(dòng)機(jī)、輔助觸點(diǎn)、操作計(jì)數(shù)器等附件。分勵(lì)/合閘線圈（YO/YC）可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制開關(guān)裝置的分或合。 當(dāng)電源電壓出現(xiàn)很大的下降或波動(dòng)時(shí)，失壓脫扣器使斷路器跳閘，失壓脫扣器與安裝在斷路器外部的電子延時(shí)裝置配合，使斷路器延遲動(dòng)作，這樣可以避免在電源電壓暫時(shí)下降或暫時(shí)故障時(shí)斷路器脫扣。 由于失壓脫扣器與斷路器間的機(jī)械閉鎖結(jié)構(gòu)，只有脫扣器有電壓時(shí)斷路器才能合閘。 彈簧儲(chǔ)能電動(dòng)機(jī)對(duì)

47、斷路器操作機(jī)構(gòu)的合閘彈簧進(jìn)行儲(chǔ)能。輔助觸點(diǎn)顯示斷路器的分/合、斷路器位置及彈簧儲(chǔ)能等運(yùn)行狀態(tài)。 （一） E系列萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器型號(hào)含義例如：E1B 1250 PR111/P-LSI R800 3P W HR表明：3極E1系列萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器，短路分?jǐn)嗄芰cu=40kA，框架電流1250A，電子脫扣器三段保護(hù)（PR111/P-LSI），脫扣器額定電流800A，抽出式，水平后接線，標(biāo)準(zhǔn)附件配置。 （二）E系列萬(wàn)能式斷路器操作機(jī)構(gòu)E系列萬(wàn)能式斷路器操作機(jī)構(gòu)是屬于儲(chǔ)能型，是用預(yù)先儲(chǔ)能的彈簧操作。彈簧儲(chǔ)能可以手動(dòng)操作前面盤的拉桿或利用齒輪式電動(dòng)機(jī)電動(dòng)操作。彈簧儲(chǔ)能是在合閘操作時(shí)自動(dòng)儲(chǔ)能的。操作

48、機(jī)構(gòu)可使用在整個(gè)系列產(chǎn)品上，同時(shí)也可裝置機(jī)械及電氣防震裝置。 對(duì)于裝有合閘及分閘裝置和電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)能裝置的斷路器，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分合閘。斷路器的分合閘操作可通過本體上的“O”、“I”按鈕實(shí)現(xiàn)，也可通過外部控制電路實(shí)現(xiàn)。 1.8.2 MT系列萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器施耐德MT空氣斷路器 (一)、提供線路和負(fù)荷保護(hù)：額定電流：6306300AMT 6301600A（N）全球最小的空氣斷路器，尺寸統(tǒng)一MT 8004000A（H，L），尺寸統(tǒng)一MT 4000b6300A，尺寸統(tǒng)一3極或4極固定式或抽屜式10種電子式保護(hù)單元，采用真實(shí)有效值測(cè)量具有可進(jìn)行能量管理和電能質(zhì)量分析的功能工作電壓可達(dá)690VAC200/4

49、15VAC，分?jǐn)嗄芰?2kA150kAMT NA，HA，HF型負(fù)荷開關(guān)可反向饋電可使觸頭瞬時(shí)閉合的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)(二)、全系列的電氣附件及輔助裝置：可用于2臺(tái)或3臺(tái)MT斷路器之間的手動(dòng)及自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)（MCH）欠壓脫扣線圈（MN，MNR）分勵(lì)脫扣線圈（MX）合閘線圈（XF）輔助觸點(diǎn)（OF，SDE，PF等）電氣合閘按鈕可用掛鎖和/或鑰匙鎖鎖定(三)、符合主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證：IEC 609471和609472IEC 68230中2型抗?jié)駸針?biāo)準(zhǔn)UL 489ANSI C 37501.8.3 施奈德系列萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器1.8.3 施奈德系列萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器19 裝置式自動(dòng)空氣斷路器實(shí)例1

50、.9.1 S系列裝置式自動(dòng)空氣斷路器由ABB 公司生產(chǎn)的S 系列裝置式斷路器，包括S1S7七種基本規(guī)格，額定電壓有500V和690V，額定電流從125A到1600A，分?jǐn)嗄芰?0kA至100kA。S系列裝置式自動(dòng)空氣斷路器安裝方式有固定式、插入式和抽出式，三極或四極不同規(guī)格，配有前接線端子或后接線端子。 1接線端子 2固定觸頭3滅弧室 4動(dòng)觸頭5操作機(jī)構(gòu) 6電子脫扣器S系列裝置式自動(dòng)空氣斷路器包括分?jǐn)鄦卧?、脫扣單元、操作機(jī)構(gòu)、接線端子及輔助觸點(diǎn)等部分。根據(jù)需要可加裝失壓脫扣器、分合閘線圈、操作電機(jī)及面板操作手柄等附件。 1接線端子 2固定觸頭3滅弧室 4動(dòng)觸頭5操作機(jī)構(gòu) 6電子脫扣器S1、S

51、2、S3型斷路器配有熱磁過電流脫扣器，它包括過電流保護(hù)熱敏感應(yīng)元件和短路保護(hù)電磁元件，熱敏脫扣器通過使用雙金屬片實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，其保護(hù)動(dòng)作值（I1）從0.7至1倍In（斷路器額定電流）可調(diào)；電磁脫扣器為瞬時(shí)動(dòng)作型，保護(hù)動(dòng)作值（I3）有5倍和10倍In（斷路器額定電流）兩種，動(dòng)作值不可調(diào)，用于實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。 1接線端子 2固定觸頭3滅弧室 4動(dòng)觸頭5操作機(jī)構(gòu) 6電子脫扣器S4、S5、S6、S7斷路器一般采用基于微處理電子技術(shù)的PR211/P、PR212/P電子式過電流脫扣器，兩種脫扣器具有互換性，其過電流和跳閘時(shí)間整定可調(diào)。可實(shí)現(xiàn)過載、短路、接地等保護(hù)功能。脫扣器運(yùn)行時(shí)不需外部電源，所需的供電電源

52、直接由電流互感器提供，并保證脫扣器脫扣。在選擇脫扣器時(shí)，脫扣器的額定電流一定要等于或大于斷路器的工作電流。 1接線端子 2固定觸頭3滅弧室 4動(dòng)觸頭5操作機(jī)構(gòu) 6電子脫扣器1)S系列裝置式自動(dòng)空氣斷路器型號(hào)含義 注：脫扣器類型可選TM熱磁保護(hù)：熱脫扣可調(diào)（0.71In），S3及以下磁脫扣固定為5，10倍In。PR電子脫扣器：I： 短路瞬時(shí)LI： 過載長(zhǎng)延時(shí)+短路瞬時(shí)（二段保護(hù)）LSI： 過載長(zhǎng)延時(shí)+短路短延時(shí)+短路瞬時(shí)（三段保護(hù)）LSIG：過載長(zhǎng)延時(shí)+短路短延時(shí)+短路瞬時(shí)+接地故障（四段保護(hù)）例如：S6S-800/R630 LSI F F 4P表示：4極S6系列裝置式斷路器，短路分?jǐn)嗄芰cu

53、=50kA，框架電流800A，電子脫扣器三段保護(hù)（PR212/P-LSI），額定電流630A，固定式前接線。 2)S系列裝置式自動(dòng)空氣斷路器操作機(jī)構(gòu)裝置式斷路器操作機(jī)構(gòu)為自動(dòng)跳閘型，跳閘速度不受操作手柄速度和力量大小的影響。如果斷路器跳閘，即使操作手柄在接通位置上，動(dòng)觸頭也脫開。 “I” 斷路器合閘 “O” 斷路器分閘 “中間” 斷路器跳閘如果斷路器跳閘，要重新復(fù)位后方能再次合閘。將操作手柄從中間跳閘位置移向分閘位置“O”即可。所有S系列斷路器都配有一個(gè)正向操作手柄安全裝置，該裝置能確保操作手柄明顯地指示出動(dòng)觸頭位置。 1.9.2 NS 系列裝置式自動(dòng)空氣斷路器1端子2外殼3手柄及位置指示4脫

54、扣試驗(yàn)按鈕5脫扣器6測(cè)試儀器連接孔 2 熔斷器熔斷器又稱保險(xiǎn)絲，是由可熔元件熔體 (又稱熔片或熔絲)和支持熔體的外殼組成。用來(lái)保護(hù)船舶電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備和線路的短路和防止持續(xù)過載，是一種簡(jiǎn)單的保護(hù)電器。 熔斷器的工作原理是把金屬熔體串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，當(dāng)電路過載或短路時(shí)，熔體因過電流發(fā)熱熔化，從而使處于故障或非正常運(yùn)行狀態(tài)下的電路斷開，防止事故擴(kuò)大，保護(hù)電網(wǎng)和用電設(shè)備。熔斷器的金屬熔體可用銅、銀制成，這種熔體切面較小。也可用鉛、鋁、錫合金、鋅等制成，這種熔體切面較大。 通過熔體的電流越大，熔體熔化的時(shí)間越短，斷路越快。當(dāng)電路中的故障消除后，另?yè)Q一個(gè)熔體即可使電路恢復(fù)正常運(yùn)行。熔斷器的全部斷路

55、時(shí)間，決定于熔體熔化時(shí)間和熄弧時(shí)間。 熔斷器的特性具有反時(shí)限特性。通過熔體上的電流越大，其熔斷時(shí)間就越短，熔斷時(shí)間近似地與熔斷電流的平方成反比，通常熔斷器可以用作短路保護(hù)，即瞬時(shí)熔斷，也可用作某些負(fù)載的熱保護(hù)，即延時(shí)熔斷。 當(dāng)電流小到Icr時(shí)，熔斷時(shí)間趨于無(wú)窮大，即不會(huì)熔斷，Icr稱為臨界電流。熔體的額定電流IN與Icr的關(guān)系為 Icr=(1.251.30)IN 限流型熔斷器的滅弧能力強(qiáng)，能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前即0.01s內(nèi)熄滅電弧，因此有限流作用。限流熔斷器都是熔管內(nèi)充填有石英砂的，如RT型、RL型等。低壓熔斷器按保護(hù)性能分為：限流型和非限流型兩大類。非限流型熔斷器的滅弧能力較弱，不能躲

56、過短路沖擊電流，其滅弧時(shí)間大于0.01s，因此無(wú)限流作用。非限流熔斷器都是熔管內(nèi)未填石英砂的，如RM型，RC型等，這類熔斷器在熔體熔斷后便于更換，比較經(jīng)濟(jì)。熔斷器價(jià)格低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，尺寸小，重量輕，因此是防止過載和短路最常用的一種保護(hù)裝置。但是熔斷器不可能用作線路的控制設(shè)備，在裝有熔斷器的線路中，必須加裝刀形開關(guān)或組合開關(guān)來(lái)接通或斷開電路；另外，熔斷器斷流能力有限，不適用保護(hù)大功率設(shè)備，由于熔斷器的靈敏度和選擇性比較差，所以熔斷器用于過載保護(hù)效果也不理想。 21 低壓熔斷器型號(hào)含義RC1A10/6 ：熔斷器額定電流10A，熔體額定電流6A，改進(jìn)型瓷插式低壓熔斷器。 RT1060/50：

57、熔斷器額定電流60A，熔體額定電流50A，有填料管式低壓熔斷器。 22 低壓熔斷器主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓（2）額定電流（3）分?jǐn)嗄芰Γ?）額定電壓（2）額定電流保證熔斷器能夠長(zhǎng)期正常工作時(shí)所承受的電壓，其值一般等于或大于電氣設(shè)備的額定電壓。 熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)，各部件溫升不超過規(guī)定值時(shí)所能承受的電流。熔斷器的額定電流與熔體的額定電流不是一個(gè)概念，如RL160型熔斷器，其熔斷器額定電流為60A，但其熔體額定電流可能是40A、50A、60A等。也就是幾個(gè)規(guī)格的熔體電流可以使用同一規(guī)格的熔斷器。 （3）分?jǐn)嗄芰θ蹟嗥髟谝?guī)定的條件下，能分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦怠?23 船用熔斷器船上常用的熔斷器有瓷插式熔斷

58、器、無(wú)填料密閉管式熔斷器、螺旋式熔斷器及有填料管式熔斷器等。 （1）瓷插式熔斷器瓷插式熔斷器由裝有靜觸點(diǎn)的瓷質(zhì)底盒和裝有動(dòng)觸點(diǎn)和熔絲的瓷蓋組成，圖514為RC1A系列插入式熔斷器外形圖。常見的熔絲材料有鉛錫合金熔絲、鉛銻合金熔絲、銅銀熔絲等。 瓷插式熔斷器應(yīng)用在住宅照明和生活用電的配電線路中，作為電氣設(shè)備的短路保護(hù)及一定程度的過載保護(hù)。 （2）無(wú)填料密閉管式熔斷器無(wú)填料密閉管式熔斷器由纖維質(zhì)熔管、變截面鋅熔片和觸頭底座等組成，圖515為RM10系列無(wú)填料密閉管式熔斷器外形圖。 短路時(shí)，短路電流首先使熔片窄部（其電阻較大）加熱熔化，使熔管內(nèi)形成幾段串聯(lián)短弧，而且由于中間各段熔片跌落，迅速拉長(zhǎng)電弧

59、，使短路電弧加速熄滅。過負(fù)荷時(shí)，由于過負(fù)荷電流加熱熔片的時(shí)間較長(zhǎng)，而且熔片窄部的散熱較好，因此往往不在窄部熔斷，而在寬窄之間的斜部熔斷。由熔片熔斷的部位，可以大致判斷熔斷器熔斷的故障性質(zhì)。 無(wú)填料密閉管式熔斷器適用于交流額定電壓500V或直流額定電壓440V及以下電壓等級(jí)的動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)和成套配電設(shè)備中，作為導(dǎo)線，電纜及較大容量電氣設(shè)備的短路和過載保護(hù)。 （3）螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器由瓷帽、熔斷管、瓷套、上接線端、底座、下接線端組成，圖516為RL1系列螺旋式熔斷器外形圖。 熔斷管旋入底座后即將熔管串接在電路中。熔斷管內(nèi)有熔體，其周圍充滿石英砂填料，當(dāng)熔體燒斷時(shí)，瓷帽上的熔斷指示器跳出，從瓷帽的玻

60、璃窗口可觀察。由于熔斷器各個(gè)部分均可拆卸，更換熔管十分方便。熔體周圍充滿石英砂填料，導(dǎo)熱性好，提高了滅弧能力。螺旋式熔斷器的電源線應(yīng)接在瓷底座的下接線座上，負(fù)載線應(yīng)接在螺紋殼的上接線座上，以保證操作者的安全。 螺旋式熔斷器廣泛應(yīng)用于控制箱，配電屏、機(jī)床設(shè)備及振動(dòng)較大的場(chǎng)合，在交流額定電壓500V，額定電流200A及以下的電路中，作過載和短路保護(hù)器件使用。 （4）有填料管式熔斷器有填料管式熔斷器由瓷熔管、柵狀銅熔體、觸頭底座及填料石英砂等組成。圖517為RT系列有填料管式熔斷器外形圖。 短路電流通過柵狀熔體時(shí)，由于引燃柵具有等電位作用，而變截面小孔處的電阻較大，所以在一圈變截面小孔處同時(shí)產(chǎn)生電弧