摘要：简单介绍低压断路器的分类、工作原理；分析低压断路器在排泥系统中的常见故障并提出处理方法。
关键词：断路器；应用；维护
低压断路器在铝土矿矿山的排泥系统中被应用，低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，是低压电力系统中的主要电器设备之一。低压断路器的作用是不仅可在正常负荷下接通或断开电路，而且当电路发生过载、短路、失压或欠压等故障时能自动切断电路故障的一种保护电器。当电路中发生短路故障或过载时，低压断路器可自动掉闸电路起到保护气线路和电气设备的作用，并可防止事故范围扩大。
一、低压断路器的分类
按照结构形式，低压断路器可分为框架式（万能式）和塑料外壳式两类。前者结构灵活多变，可装较多种类的脱扣器和辅助触头；后者结构紧凑、体积小、重量轻、使用比较安全。除一般低压断路器外，还有具有限流功能的快速型低压断路器、具有漏电保护功能的漏电断路器等。
二、低压断路器的结构和工作原理
低压断路器主要由触点系统、操作机构和保护元件三部分组成。主触点由耐弧合金制成，采用灭弧栅片灭弧；操作机构有直接手柄操作、杠杆操作、电磁机构操作和电动机驱动等；脱扣器有电磁脱扣器、热脱扣器、复式脱扣器、欠压脱扣器、分励脱扣器等，故障时自动脱扣，触点通断瞬时动作与手柄操作速度无关。
在排泥系统中，低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。
三、低压断路的保护特性
为起到良好的保护作用，低压断路器的保护特性必须与被保护线路及设备的允许过载特性相匹配。低压断路器的保护特性是由它们所装的脱扣器型式决定的。过电流较小时断路器保护动作所需的时间长。过电流较大是断路器保护动作所需时间短。这种保护特性称反时限保护特性，即断路器动作时间与过电流值的大小成反比。电磁脱扣器具有瞬时动作的性质，即只要过电流达到一定数值，断路器将瞬时动作。同时装有以上两种脱扣器的断路器具有过载长延时和短路瞬时动作的特性。这样才能使保护对象工作在允许过载特性之下，防止保护对象受到不能承受的短路电流冲击而损坏。还有些低压断路器具有三段保护特性，即过载长延时、短路短延时、特大短路瞬时动作。这样可以充分利用电气设备的允许过载能力，尽可能地缩小故障停电的范围。
四、低压断路器事故原因分析
经现场近十年对铝土矿矿山排泥系统低压断路器的事故统计表明，其运行事故的主要类型如下：1、操动机构卡涩；2、触头系统；3、电弧的产生；4、其它。
1、操动机构卡涩
操动机构卡涩的原因有产品质量低劣、安装、调试不当。如手动操动机构的操动横轴连杆变形或连接手柄的卡口磨损都会造成拒分或拒合。电动操动机构除以上常见故障外还有因线圈烧坏造成的拒分、拒合或分不到位、合不到位。
2、触头系统
在理想的情况下，触头闭合时其接触电阻为零；触头断开时接触电阻为无穷大；在闭合过程中接触电阻瞬时由无穷大变为零；在断开过程中接触电阻由零变为无穷大。但实际上，在闭合状态时触头间有接触电阻存在，若接触电阻太大，就可能导致被控电路压降过大或电路不通；在断开状态时要求触头间有一定的绝缘电阻，若绝缘电阻不足就可能导致击穿放电，致使被控电路导通；在闭合过程中有触头弹跳现象，可能破坏触头的可靠闭合；在断开过程中可能产生电弧，会破坏触头的可靠断开。
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1）、触头压力不足，接触电阻大。因长期使用，触头弹簧变形、氧化，张力消失或减退，因触头过热使触头弹簧退火，都是触头压力不足的原因。
2）、触头表面氧化，接触电阻大。金属的氧化层是一种不良导体。触头温度越高，氧化越严重，接触电阻越大，发热就更厉害，造成触头损坏。
3）、触头烧坏。触头烧坏的主要原因是在分闸时动、静触点之间产生的电火花即电弧在触头之间燃烧致使触点烧蚀、熔化。其次闭合时触点的烧毛，在闭合时动触头具有一定动能，当它与静触头相碰时，要发生弹跳，而这时正是电动机起动之际，通过触头的电流很大，使触头在跳动的过程中形成电弧，将触头烧毛。烧毛的触头表面会出现凸出的小点，造成触头接触不良，如不定期处理将影响其可靠闭合。
4）、触头额定电流选择过小。运行或启动电流超过了额定值，引起触头直接跳断或触头迅速发热。
3、电弧的产生
当触头切断电路时，如果电路的电压超过10~20V和电流超过80~100mA，在拉开两个触点之间将出现强烈的火花，这实际上是一种气体放电的现象，通常称为“电弧”。其主要特点是外部有白炽弧光，内部的温度很高且有密度很大的电流，具有导电性。
电弧的产生一方面烧蚀触头，降低断路器使用寿命和影响工作的可靠性；另一方面会使触头分断时间延长，严重时会引起火灾或其他事故。
4、其他
产品本身制造质量不良、安装、使用不当。如安装或使用过程中，螺丝松动未拧紧，致使松动处接触电阻增大，发热，当温度超过绝缘塑料外壳耐热温度时，就会熔化、烧毁断路器。
五、处理方法及改进措施
1、提高操动机构的可靠性
（1）操动机构应选用两部定点厂生产，通过技术鉴定合格的操动机构，以确保机构的产品质量。
（2）外配的操动连接轴、杆件等应选用通过机械寿命试验合格的相同材质，以保证整体的配套性和可靠性。
（3）更换安装新备件时，严格按制造厂规定装配、调试，一切正常后才可投入生产运行。
2、减小触头接触电阻
（1）检查触头初压力和终压力是否符合要求。若不符合压力要求的触头要及时更换新的备件。
（2）一般将触头设计成在闭合时有一滚动和滑动过程，便能自动消除氧化膜。对氧化严重的触头，最好将触头用无水乙醇或四氯化碳揩拭干净。在应急的情况下，可用小号砂纸将氧化膜轻轻砂掉。不可用力过大或用锉刀来锉，以免将触头上的镀银锉掉，造成触点损坏无法使用。
（3）触头烧坏造成触点表面不平整，无法正常分合闸时，应细心把触点表面用锉子锉平，并要保持触头表面的形状和原来一样，同样切勿大力锉，否则就不能使用。严重烧坏的触头应直接更换新的备件。
（4）触头额定电流的选择应遵循：额定工作电流大于或等于负载工作电流；额定通断能力大于或等于电路的最大短路电流。
3、加强规范化管理
（1）、规范电气值班人员巡检规则。值班人员巡检时，要认真、仔细，发现设备异常时，要果断处理并上汇班组或当班领导。
（2）、定期对长期运行的设备进行停机检查与维护。
六、结束语
低压断路器在铝土矿矿山的生产中被广泛应用，低压断路器是低压电力系统中的主要电器设备之一。它可在正常负荷下接通或断开电路，当电路中发生短路故障或过载时，低压断路器可自动掉闸电路起到保护气线路和电气设备的作用，并可防止事故范围扩大，保障了生产的持续和稳定。
论文作者:黄锋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/13
标签：触头论文; 触点论文; 电路论文; 电流论文; 电阻论文; 低压断路器论文; 机构论文; 《电力设备》2018年第5期论文;