万能式断路器大揭秘

常用的万能式断路器有DW15系列万能式断路器（以下简称断路器）、DWX15系列万能式限流断路器（以下简称限流断路器）、DW16系列万能式断路器和DW17系列万能式断路器等几个系列。

断路器（限流断路器）除固定式结构外，还具有抽屉式结构，在正常条件下可作为线路的不频繁转换和电动机的不频繁起动之用。由于断路器具有两段或三段保护特性，可以对电网作选择性保护。抽屉式断路器（抽屉式限流断路器）在主电路和控制电路中均采用了插入式结构，省略了固定式断路器所必需的隔离器件（例如刀开关等）做到一机两用，提高了使用的经济性，同时给操作维护带来很大的方便，增加了安全性、可靠性。抽屉式断路器的主电路触刀座，与NT3型熔断器触刀座通用，这样在应急状态下可直接插入熔断器供电。

万能式断路器的型号及其含义如图2-1所示。

1.万能式断路器的分类

（1）按使用类别分，有选择性和非选择性两类，其中前者具有过电流三段保护特性，后者具有过电流两段保护特性。

（2）按用途分，有保护电动机和配电用两类。

（3）按安装方式分，有固定式和抽屉式。

图2-1 万能式断路器的型号及其含义

（4）按传动方式分，有手柄直接传动、电磁铁传动和电动机传动等几种方式。

（5）按脱扣器种类分，有如下几种组合：具有过电流脱扣器和分励脱扣器；具有过电流脱扣器和欠电压（瞬时或延时）脱扣器；具有过电流脱扣器、欠电压（瞬时或延时）脱扣器和分励脱扣器。

（6）按过电流保护种类分，有短路瞬时动作（电磁式），过载长延时及短路瞬时动作（热-电磁式或电子式），过载长延时、短路短延时及特大短路瞬时动作（电子式）。

（7）按欠电压保护种类分，有欠电压瞬时动作和欠电压延时动作两种。

（8）按过电流脱扣器形式分，有电磁式脱扣器，热-电磁式脱扣器和电子式脱扣器。

（9）按主电路进出线方式分，有板前进出线（垂直进出线），板后进出线（水平进出线），板前进线、板后出线（垂直进线、水平出线），板后进线、板前出线（水平进线、垂直出线）等。而抽屉式只有前两种进出线方式。

2.万能式断路器的脱扣器

脱扣器是断路器的感受元件，当电路出现故障时，脱扣器感测到故障信号后，经自由脱扣机构使断路器主触头分断，从而起到保护作用。按接收到的故障信号的不同，有如下几种脱扣器。

（1）分励脱扣器。用于远距离断开电路的脱扣器，实质上是一个电磁铁，由控制电源供电，可以按照操作人员指令或继电保护信号使电磁铁线圈通电，衔铁动作，从而切断电路。一旦断路器断开电路，分励脱扣器电磁线圈也就跟着断电，所以分励脱扣器是短时工作的。

（2）欠电压、失电压脱扣器。这是一种具有电压线圈的电磁机构，其线圈并接在主电路中。当主电路电压消失或降低至一定数值以下时，电磁吸力不足以继续吸持衔铁，在弹簧的反作用力下，衔铁释放，衔铁顶板推动自由脱扣机构，将断路器主触头断开，实现欠电压与失电压保护。

（3）过电流脱扣器。实质上是一种具有电流线圈的电磁机构。电磁线圈串接在主电路中，流过负载电流。当正常电流通过时，产生的电磁吸力不足以克服反作用力，衔铁不被吸合；当电路出现瞬时过电流或短路电流时，吸力大于反力，衔铁吸合并带动自由脱扣机构使断路器主触头断开，实现过电流与短路电流保护。

（4）热脱扣器。该脱扣器由热元件（双金属片）组成，将热元件串接在主电路中，其工作原理与双金属片式热继电器相同。当过载到一定值时，由于温度升高，双金属片受热弯曲并带动自由脱扣机构，使断路器主触头断开，实现过载保护。

3.万能式断路器的自由脱扣机构和操作机构

自由脱扣机构是用来联系操作机构和主触头的机构，当操作机构处于闭合位置时，可操作分励脱扣器进行脱扣，将主触头断开。

操作机构是实现断路器闭合、断开的机构，通常电气传动控制系统中的断路器采用手动操作机构，低压配电系统中的断路器有电磁铁操作机构和电动机操作机构两种。

4.万能式断路器的额定电流

DW15（DW15C抽屉式）-200、400、630万能式断路器（以下简称断路器）、DWX15限流式断路器及DWX15C抽屉式限流断路器的额定电流为100～630A，额定交流电压为380～1140V（限流断路器至660V），在交流50Hz的配电网络中用来分配电能，防止线路及电源设备的过载、欠电压和短路，也能在交流50Hz、380V电网中用来保护电动机的过载、欠电压和短路危害。在正常情况下，断路器可作为线路不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。限流断路器由于具有限流特性，特别适用于可能出现大短路电流的网络。断路器的额定电流见表2-4。

表2-4 DW15、DW15C、DWX15、DWX15C-630型断路器的额定电流值

注：1.约定发热电流为I_n，即过电流脱扣器额定电流值。

2.I_n最大值是指进出母线尺寸一定时，所能装的过电流脱扣器额定电流最大值。

DW15系列断路器630A以上规格的产品，其额定电流为630～4000A，额定工作电压为交流50Hz、380V。该断路器主要在配电网络中用来分配电能及防止线路和电源设备的过载、欠电压以及短路。DW15系列断路器的额定电流值见表2-5。

表2-5 DW15系列断路器的额定电流值

DW16系列万能式断路器主要用于交流50Hz、额定电流100～4000A、额定工作电压为400V或690V的配电网络中，用来分配电能，保护线路和电源设备的过载、欠电压、短路。在正常条件下，可作为线路不频繁转换。1250A以下的断路器在交流50Hz、电压380V网络中可用来作电动机的过载、短路保护。同时在正常条件下，也可作为电动机的不频繁起动之用。DW16系列断路器的额定电流值见表2-6。

DW17系列断路器的型号规格见表2-7。它适用于额定工作电压为交流380V及660V、频率为50Hz的电路中，作电能分配和线路不频繁转换之用，对线路及电气设备的过载、欠电压和短路进行保护，能直接起动电动机，并保护电动机、发电机和整流装置等免受过载、短路和欠电压等不正常情况的危害。

表2-6 DW16系列断路器的额定电流值

表2-7 DW17系列断路器的型号规格(www.xing528.com)

5.万能式低压断路器的选用

应根据电气装置的技术要求选择低压断路器的类型，即万能式、塑料外壳式或限流式。万能式断路器和塑料外壳式断路器各有特点，须按给定的用途进行比较，以选用最合适的类型。表2-8是两种断路器的技术经济性能比较，供读者选用时参考。

6.万能式断路器的分合闸电路

万能式断路器的合闸方式很多，有手动合闸、电磁铁合闸和电动机合闸等。分闸则可通过分励脱扣器、过电流脱扣器或欠电压脱扣器实现。图2-2所示为一种较典型的电磁铁合闸和分励线圈分闸的二次控制电路。断路器选用的是DW15-630型万能式，图中点划线框内是断路器自身元件，点划线框边线上带小圆圈的数字是断路器接线端子的编号，各生产厂家生产的断路器其接线端子编号是相同的，因此该图可作为各种电磁铁合闸电路的接线参考。

表2-8 万能式和塑料外壳式断路器技术经济性能比较

图2-2中的操作电源是交流380V，也可选用交流220V。SB1是合闸按钮，在断路器分闸状态下，其辅助触头QF-1呈闭合状态，这时按压合闸按钮SB1，电磁铁线圈CT得电动作，断路器得以合闸。在合闸状态下，断路器的辅助触头QF-2闭合，这时按压分闸按钮SB2，分励线圈F1得电动作，断路器分闸。断路器在合闸运行过程中如果过电流，热继电器动作，其常开触头FR闭合，通过分励线圈使断路器跳闸。如果网络电压降低，失电压线圈Q1动作，通过脱扣机构使断路器跳闸，实现欠电压保护。

图2-2 万能式断路器的分合闸电路

SB1—合闸按钮 CT—合闸电磁铁 SB2—分闸按钮 F1—分励线圈 Q1—失电压线圈

7.万能式断路器的变通合闸控制

万能式断路器通常作为配电装置的主开关，或电动机的保护控制开关。有时为了防止停电后再来电时的电动机自起动，选用了断路器的失电压保护功能，即选用带有失电压线圈的断路器，这样系统停电后万能断路器会因失电压而跳闸。但在实际的电动机控制电路中，或配电系统中，这种失电压跳闸并无太大意义，因为电动机可能还有保护功能更完善的器件进行细密和准确的保护，并配有相应的开关；配电系统中的失压跳闸也只能给操作运行人员增加操作工作量。例如居民小区在用电高峰期被限电，运行人员只能在无奈中等待来电，然后去配电室操作送电。

下面介绍一款万能断路器停电后再来电时的自动合闸电路，供来电后允许自动合闸的场合使用。

这种所谓的自动合闸应有选择性，应能识别是准备检修时的人工跳闸、故障保护跳闸、还是失电跳闸。对于前两种情况是不允许自动合闸的；只有停电后再来电时才允许，否则有可能影响正常检修工作的安全，或者在故障保护后自动合闸酿成重大事故。

（1）操作按钮即可合闸的万能断路器：这类断路器电流容量较小，例如630A及以下的断路器。合闸时按压按钮，通过电磁铁即可使断路器合闸，无需事先储能。具体电路如图2-3所示。

图2-3 630A万能断路器来电后自动合闸控制电路

SB1—合闸按钮 CT—合闸电磁铁 SB2—分闸按钮 F1—分励线圈 Q1—失电压线圈 QF-1～QF-5—断路器辅助触头 KA—自动合闸新加中间继电器 KT—自动合闸新加时间继电器 SK—自动合闸新加旋转开关

图2-3中虚线框内是断路器QF1内部结构或元件，标注的符号参照了产品说明书。与没有“断电后再来电自动合闸”功能的电路相比仅增加了一只中间继电器KA、一只时间继电器KT和一只手动旋转式操作开关SK（其他带锁定功能的按钮也行）。断路器能够合闸向外送电的前提是隔离开关QS和二次电路的控制开关QF2（DZ47系列小型断路器）均已合闸，之后若欲手动分、合闸，则旋转开关SK暂不闭合，这时电路可用按钮SB1合闸，用按钮SB2分闸。若欲断电后再来电时能够自动合闸送电，则操作旋转开关SK使其触头闭合。系统停电后，一次电路和二次电路均失去电源，断路器因失电压线圈Q1的保护作用而跳闸，断路器的常开辅助触头QF-5断开，中间继电器KA线圈失电，其常闭触头KA-1闭合，时间继电器线圈经过触点KA-1、旋转开关SK的触头与控制电源接通（但无电），为来电后自动合闸做好准备。系统一旦来电，时间继电器KT线圈得电并开始延时，待延时结束，时间继电器的延时闭合触头KT（与合闸按钮SB1并联）接通，与合闸按钮作用相同，断路器合闸。之后断路器的辅助触头QF-5闭合，中间继电器KA线圈得电，其常闭触头KA-1断开，时间继电器线圈断电暂时退出运行。中间继电器KA的另一对常开触头KA-2闭合，实现KA的自保持。旋转开关SK是启动或暂停“自动合闸”的控制元件，可根据需要进行操作。

如果断路器是人为跳闸停电，或故障保护跳闸，这时二次控制电路仍然有电，中间继电器KA线圈因自保持继续有电，其常闭触头继续断开，时间继电器线圈无电，所以此时断路器不能合闸，这就实现了自动合闸或拒绝合闸的选择性。

（2）较大电流容量万能断路器来电时的自动合闸：对于1600A及其以上电流规格断路器，启动合闸时有“预储能”和“无预储能”两种方式，所谓有预储能方式，就是合闸时先按下储能按钮，储能电动机开始运转并储能，待储能元件储能完毕，机构自动断开行程开关的常闭触头，储能电动机断电，储能结束。欲使断路器合闸须按压合闸按钮，之后电磁铁触动储能元件释放能量，断路器完成合闸。所谓无预储能方式，就是合闸时按压起动按钮，断路器储能直至完成合闸一次连续完成，无需操作其他按钮。可见所谓无预储能方式，合闸时也是需要储能的，只是储能结束随即合闸，操作程序简单一些而已。这种分类方法是断路器生产厂家定义的，仅是为了区分两种合闸方式。

对于无预储能方式断路器的合闸，可选用图2-3介绍的方案。电路连接时无需考虑按钮和时间继电器的触头容量是否满足大电流容量万能断路器的合闸需求，因为这些触头不去直接控制储能电动机的电流通断，而是通过断路器内部的中间继电器实现的。

对于预储能方式的断路器，电力系统停电后再来电时的自动合闸，接线稍微复杂些，下面给以介绍。

图2-4 1600A及以上规格万能断路器来电后的自动合闸控制电路

FU—二次熔断器 SB1—储能按钮 SB2—合闸按钮 SB3—分闸按钮 DT—电磁铁 F1—分励线圈 Q1—失电压线圈 QF-1～QF-6—断路器辅助触头 XK1、XK2—储能行程开关HR—合闸指示灯 HG—分闸指示灯 KA1、KA2—自动合闸新加中间继电器 KT1、KT2—自动合闸新加时间继电器 SK—自动合闸新加旋转开关

图2-4所示为DW15-1600A型断路器的分、合闸控制与“断电后再来电自动合闸”的完整电路，该电路适用于DW15-1600A～4000A的断路器。图中虚线框内是断路器QF1内部结构或元件，标注的符号参照了产品说明书。与没有“断电后再来电自动合闸”功能的电路相比增加了两只中间继电器KA1和KA2、两只时间继电器KT1和KT2，以及一只手动旋转式操作开关SK。断路器能够合闸向外送电的前提是隔离开关QS和二次电路的控制开关QF2（DZ47系列小型断路器）均已合闸，此时若需人工合闸则旋转开关SK暂不闭合，这时电路可用按钮SB1起动电动机M储能，储能过程中断路器QF1内部的继电器K1线圈得电，其触点实现自保持，使储能得以继续，直至储能结束。储能完成后，行程开关的常闭触头XK1断开，继电器K1线圈断电，触头释放，储能电动机停止运转。与此同时，行程开关的常开触头XK2闭合，但由于旋转开关SK未闭合，所以XK2闭合为无效动作。储能结束后按压按钮SB2，电磁铁DT得电动作，触动储能元件释能使断路器合闸。按压按钮SB3可通过分励线圈使断路器分闸。合闸和分闸时分别有指示灯HR和HG点亮。

断路器断电后再来电自动合闸功能是这样实现的：操作旋转开关SK使其触头闭合。系统停电后，一次电路和二次电路均失去电源，断路器跳闸，断路器的常开辅助触头QF-6断开，中间继电器KA1线圈失电，其常闭触头KA1-1闭合，时间继电器KT1线圈经过触头KA1-1、旋转开关SK的触头与控制电源接通（但无电），为来电后自动合闸做好准备。系统一旦来电，时间继电器KT1线圈得电并开始延时，待延时结束，时间继电器的延时闭合触头KT1-1（与储能按钮SB1并联）接通，与储能按钮作用相同，储能电动机得电运转开始储能。储能结束后，行程开关的常闭触头XK1切断储能电动机的电源；储能行程开关的常开触头XK2闭合，时间继电器KT2的线圈得电，经过延时后，其触头KT2-1接通，中间继电器KA2线圈得电，其触头KA2-1闭合（与合闸按钮SB2并联），电磁铁通电，断路器合闸。之后断路器的辅助触头QF-6闭合，中间继电器KA1线圈得电，其常闭触头KA1-1断开，时间继电器KT1、KT2和中间继电器KA2的线圈先后断电并退出运行。中间继电器KA1的常开触头KA1-2闭合，实现KA1的自保持。旋转开关SK是启动或暂停“自动合闸”功能的控制元件，可根据需要进行操作。

使用时间继电器KT1的机理：有时上一级送电开关可能会合闸到故障电路上并在继电保护作用下再次跳闸，使用KT1延时5～10s可防止出现这种情况时本地断路器的无效空操作。时间继电器KT2的作用是储能结束且状态已经稳定才实施合闸，延时时间1～2s。

如果断路器是人为跳闸停电，或过电流、短路故障保护跳闸，这时二次控制电路仍然有电，中间继电器KA1线圈因自保持继续有电，其常闭触头继续断开，时间继电器KT1、KT2线圈无电，断路器此时不能合闸，这就实现了有选择性地自动合闸，即只有停电后再来电时才能实现自动合闸。

8.万能式断路器的简单故障现象及其排除方法

断路器的简单故障现象及其排除方法见表2-9。

表2-9 万能式断路器的简单故障现象及其排除方法

（续）