一、断路器基本介绍

1、断路器概念

       断路器（Circuit-breaker)：能够闭合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合在规定的时间内承载和开断异常回路条件（如短路条件）下的电流的机械开关装置。

2、断路器基本功能

     （1）在关合状态下应为良好导体，长时间工作时各部位温度和温升低于最大允许发热温度和允许温升。

     （2）在开断状态时，具有良好绝缘性能。

      （3）在关合状态下的任意时刻，在尽可能短的时间内，能够开断额定开断电流及以下的各种故障电流。

      （4）在开断状态的任意时刻，在短时间内能关合短路状态下的电流。

3、 断路器的性能参数

        电流参量术语

        额定电流：断路器在闭合状况下导电系统能够持续通过的电流的有效值，或是在限定时间内能够安全通过的一定负荷电流。

        额定开断电流（额定短路开断电流）：在规定的使用和性能条件以及规定的电压下，断路器能够开断的预期开断电流值，也即所能开断的最大短路电流。

        额定短时耐受电流（额定热稳定电流）：在规定的使用和性能条件下，在规定的短时间内，断路器在合闸位置能够承载的电流的有效值。

        额定峰值耐受电流（额定动稳定电流）：在规定的使用和性能条件下，断路器在合闸位置能够承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值。

        电压、频率参量术语

        额定电压：断路器所在系统的最高电压上限。

        额定频率：断路器所在系统的允许工作频率。

        时间参量术语

       分闸时间：处于合闸位置的断路器，从分闸操作起始瞬间（接到分闸指令瞬间）起到所有极（三相）的触头分离瞬间的时间间隔。

       燃弧时间：从首先分离极主回路触头刚脱离金属接触起，到各极中的电弧最终熄灭为止的时间间隔。

       开断时间：断路器接到分闸指令起到各极中的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔，一般等于分闸时间与燃弧时间之和。

       合闸时间：处于分闸位置的断路器，从合闸回路通电起到所有极触头都接触瞬间为止的时间间隔。

       关合时间：处于分闸位置的断路器，从合闸回路通电起到任意一极中首先通过电流瞬间为止的时间间隔。

       合分闸时间（金属短接时间）：在合闸操作中，从首合极中触头都接触瞬间起到随后的分操作时在所有极中弧触头都分离瞬间为止的时间间隔。

       分合闸时间（重合闸无电流时间）：自动重合时，所有弧触头分离时刻到重合闸操作过程中的第一个极触头接触时刻的时间间隔。

       关合开断时间：合闸操作时第一极触头出现电流时刻到随后的分闸操作时燃弧时间终了时刻的时间间隔。

       分、合闸不同期性：各极间或同一极各断口间的触头分离、接触瞬间的最大时间差异。

 4、操作循环

      架空输电线路的短路故障多数是临时性故障，为了提高供电的可靠性并增加电力系统的稳定性，线路保护多采用快速自动重合闸操作的方式。当输电线路发生短路故障时断路器开端，经过很短时间又再自动关合。断路器重合闸后，如故障并未消除，断路器必须再次开断短路故障。有的情况下，断路器第二次开断短路故障后经过一定时间（如180s）再次关合电路，称为强送电。强送电后，故障仍未消除，断路器还需第三次开断短路故障。上述操作顺序称为快速自动重合闸的额定操作顺序，在断路器上应选取下列之一作为操作循环：

      （1） 自动重合闸：

      （2） 非自动重合闸：

        为两次操作之间的间隔时间或称为重合时间，我国标准规定，用于快速重合闸的断路器为0.3s，为180s。对于一般断路器，自动重合闸时，在操作循环中的第二次开断，其性能较第一次降低。这是因为断路器的分-合时间或自动重合时间短，开断一次断路电流以后，再次开断短路电流时，他的力学性能和灭弧装置的灭弧性能还没有完全恢复，所以开断能力有所降低。对具有重合闸要求的断路器，其最后开断动作必须保证能够开断额定开断电流。

 5、电气和机械寿命

      电气使用寿命（电寿命）

      断路器分合负荷电流和大故障电流时，由于产生电弧，热能会使触头及喷口烧损，这样将使开断性能大大降低，因此断路器存在电气使用寿命。

断路器以电气使用寿命可以分为E1、E2两个等级。E1断路器为具有基本电寿命的断路器，E2级断路器为在预期的使用寿命期间，主电路中开断用的零件不需要维修，其他零件只需很少维修（具有延长寿命的断路器）的断路器。E2级仅适用于72.5kV以下的配电断路器。

对于电寿命，IEC（国际电工委员会）并没有对电寿命实验做出定义，但从标准中可以理解成“完成全部系列的开断和关合试验，且不做中间检修”。我国的电寿命试验一直是指额定短路开断电流次数或额定电流开断次数，型式试验进行的连续开断试验，实际上就是断路器的电寿命试验。对于E2级断路器，应满足额定断路开断电流的10%情况下开断130次，30%130次，60%8次，100%6次的试验电流大小、操作顺序和次数，在总计274次试验通过后就可以认为免维修了。一般考虑电寿命有三种方法：额定短路电流开断次数、额定电流开断次数、故障开断电流累计值。

       机械寿命

        断路器多次分合可造成触头及操动机构等可动部分的机械磨损因而国家标准规定要对断路器进行机械寿命试验。

        断路器以机械寿命可以分为M1、M2两个等级。M1断路器为在常温下连续进行2000次操作，试验中不允许进行任何机械调整和修理，但允许按照制造厂规定进行润滑，这种具有基本机械寿命的断路器为M1级断路器，M2级断路器是具有延长的机械寿命的断路器，可以在上述条件下连续10000次操作。

        一般情况下，断路器生产厂家所给提供的说明书中均提供断路器的机械寿命和电气使用寿命作为大修的条件。