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论小型断路器的保护性能和作用慧聪网 2005年11月4日9时38分 信息来源：高压开关网 小型断路器在建筑电气系统中的使用量很大，用途也不尽相同，因此较全面地了解它的性能并正确选用，具有重要意义。小型断路器（ ）又称微型断路器（ ），是一种适用于家庭或类似场所用的过电流保护断路器（以下简称），以前曾称为导线保护开关（断路器）。它的主要用途是保护线路末端的电线（或电缆）和用电设备，有别于干线和主支路使用的工业配电型断路器和电动机保护型断路器。它大量用于住宅、宾馆、办公大楼、商场等场所，属于建筑电气范畴，应该满足建筑物电气要求的规定。 的额定电流选择和过载保护电流的选择的额定电流为，被保护线路的计算电流为，被保护线路（导体）的允许持续电流为，三者关系如下：（）（）其中为在线路过载时断路器必须在一定延时时间内动作的电流。投入运行时，应满足等效采用的我国家用和类似场所过电流保护断路器标准的规定：约定不脱扣电流，不脱扣时间（当时）和不脱扣时间（当时）。约定脱扣电流，脱扣时间（当时）和脱扣时间（当时）。约定脱扣电流，脱扣时间（当时）；（当时）。的过载特性（约定不脱扣电流和约定脱扣电流等）的确定，是基于以下因素的：如上所述，使用于电路末端，按照有关供（用）电规程的规定，即：供电网路的电压偏差，三相供电的电压允许偏差是，单相供电的电压允许偏差是和。一般考虑为。为维持足够的用电功率，当电压下偏差为，即供电电压仅的额定电压时，电流将上升至，加之电网电流正常允许的波动上限为（），二者相加为，取整数。此时自然不允许动作（它与工业用断路器规定的不允许动作的意义是相同的）。而过载，则相当于（是工业用断路器过载必须动作的电流，这种断路器常用于保护变压器和电缆）。家用和类似场所过电流保护断路器与同名称标准，都规定了和它的动作时间，考虑到电流末端的负载中有一些小型电动机（如冰箱、空调、洗衣机和厨卫设备中的微型电动机）必须躲过它的起动电流，由于这些微型电动机不可能是同时起动的，因此定它为。的短路保护功能和选择关于短路保护，和均分为、四种类型。英国标准则分为、型。但（德国标准）和（原欧洲共同体电工产品标准委员会的缩写）标准都不作分类。四种类型的短路保护范围是：型：特别适用于测量回路中的互感器保护、具有特长导线的回路保护和有限的半导体保护（它的过载长延时保护范围与、类相同）。短路保护范围是，即不动作（不动作时间应大于）大于时必须动作（动作时间）。但型的用户极少。的短路保护类型一般不提类，而规定为、三类（型）。型：用于住宅和插座回路。短路保护范围是，即不动作（不动作时间应大于）大于时必须动作（动作时间）。型：优先用于接通大电流的电气设备，如灯和电动机。短路保护范围是，即不动作（不动作时间应大于）大于时必须动作（动作时间）。型：适用于产生脉冲电流的电气设备、电磁阀和电容器。短路保护范围是，即不动作（不动作时间大于），大于时必须动作（动作时间）。型，；型的，；型的，；型的，。因而可理解为动作也合格，不动作也合格。目前看来，选用、两种型号的较多（对用于路灯的保护，无论是白炽灯、荧光灯、卤钨灯、高压水银灯、高压钠灯、金属卤化灯等，它们的起动电流为额定电流的倍倍，因此必须选择型）。型也有用作小型电动机的短路保护的。例如和等型号产品。它们的瞬动电流整定值为倍倍（出厂时调在）。这种型产品不设过载长延时保护。过电流保护由电动机保护线路中的热继电器承担。电动机的起动和停止，由接触器执行，它们仅起短路保护作用。的基准温度和它的温度降容系数规定，家用和类似场所用断路器（）的基准（环境）温度为（同类型产品的英国标准的基准温度为和；美国标准规定的基准温度为；德国规定基准温度为；规定为），但也规定基准温度为。我国目前市场供应最多的型（或型）是按基准温度设计的，如果使用温度超过基准温度时，必须降低电流使用，其降低值如表所示。从总的降容来看，环境温度越高，降容越大（降容系数越小）。大体上环境温度从，降容系数是在范围。额定电流为、的可参照此降容系数选用。常被安装于封闭的外壳中（小型配电箱）。由于散热条件较放置于自由空气中要差，因此需要降低使用电流。对金属防护外壳，降容系数为，对塑料外壳，降容系数取。例如有一批，额定电流为，使用于环境温度的场所，置于铁制防护外壳中，则适用的工作电流为的短路分断能力由于是安装于电路的末端，会碰到各种短路故障，因此标准通过对小型断路器的定型等试验，规定了短路条件下的低电流（）、电流、额定运行短路分断能力、极限短路分断能力等试验。额定运行短路分断能力在极限短路分断能力为时，与极限短路分断能力有相同的值。在现有规格中，我们所说的短路分断能力是指极限短路分断能力（也是运行短路分断能力）。和的试验程序是有区别的，如，单极二极试验程序为 （是开断，是接通后立即开断，是两个程序之间的时间间隔），三极程序是 ，而程序是 。符合标准的，其额定短路分断能力规定为：在时为；在、时为。在同一个机壳内，将短路分断能力分为两档的原因是：作短路保护瞬时动作的是一种电磁铁，它的铁心和衔铁（动铁心）对各种电流规格都是一样的，只是电磁铁系统的线圈的线径和匝数不同而已。电磁铁是电流型，可将衔铁吸向铁心，从而使断路器脱扣的电磁吸力是和它的磁势成正比的（为电流值，为线圈的匝数）。额定电流越小，要达到一定值的，线圈匝数就需要增加（反之电流大匝数就可以少一些），匝数越多，线圈的阻抗越大；另外的过载长延时脱扣器是采用热双金属元件直接通电发热（、是采用电阻材料发热，将热量传给双金属元件的）。使之膨胀、弯曲的直热式或傍热式。热源是，电流越大，电阻越少，反之电流越小，电阻越大。额定电流在时其线圈匝数比、多，双金属元件的材料电阻率也大。总的进出线的阻抗大（电流规格大，总的进出线阻抗相对要小），阻抗大限制了短路电流，电阻大使得功率因大，这都有助于开断短路电流时电弧的熄灭。因此，阻抗大，限流作用大，短路分断电流大；而、是采用发热电阻材料通电发热，传给双金属元件发热电阻材料的电阻率很小，限流小，分断电流就小。尽管有些文章在计算线路短路电流时，把断路器本身的阻抗忽略了，但其实是不应该忽略的，忽略了它，计算电流偏大，而且使断路器失去了它的限流作用。关于的额定短路分断能力应定在（、时）和（时），能否满足其保护线路最大预期短路电流时的保护的要求，是许多使用者迫切想知道的。从大量使用的场所来看，电源变压器的容量并不大，绝大部分在及以下（如、），除非是较大的民居区或商业集中区，变压器容量可达到，尽管电源容量大，但到电路的末端，发生的短路故障电流也是有限的。表是各种容量变压器的副边电流和预期短路电流。从表可知，短路电流的大小，在规定的工作电压下，是取决于变压器功率（容量）和阻抗电压。但是不同的短路点的短路电流值，还取决于敷设的电缆、电线（或铜排）的阻抗。电缆（或电线、铜排）越长，阻抗越大，该短路点的短路电流便越小（即衰减作用越大）。系列变压器的三相短路电流，变压器容量为，配导线型号为的三芯铝质电缆，短路点与变压器距离为，短路电流为；远离变压器处，短路电流为；变压器容量为，采用三芯铝质电缆，短路点距变压器为，短路电流为；若距离处短路电流降为；变压器为，采用的配导线型号为的三芯铝质电缆，在变压器为处短路，短路电流为；若距离为处短路，则短路电流降为。把这种型号的变压器远离处的短路和短路作一比较，可知处短路的电流分别为短路电流的、和；又计算，若是短路点距变压器，则处的短路电流值分别是的、和。再例如：一台的变压器，三相的导线截面积均为，三根平行电缆将变压器与距处的总配电柜相连，连接电缆的衰减作用很小，只是将接线柱的短路电流从降到。而通过截面积为，长度为的导线后，进入支配电柜的短路电流就只有。如将截面积再减到，长度延长至，则末端负载电动机的接线柱上的短路电流只有（）。选用时，其额定电流应线路的计算电流，额定短路分断能力必须线路的预期短路电流。而任何工程设计者应对其负载线路可能出现的预期短路电流进行计算。接照上述的变压器容量和安装处后面与电源变压器的距离以及线路的截面积，线路的长短，相间的距离（三相时取平均距离）等，可以算出线路的电阻、电抗，再根据有关资料，算出变压器的电阻和电抗。然后求出（，为变压器的正序电阻；线路电阻；为变压器正序电抗；为线路电抗），短路电流（）其中，（）表示三相短路电流。和与变压器的功率有关，（）（）、（）可按（）计算（）为相线与中性线或线的短路电流，为相电压，取）。根据此实例和计算原理，在额定电流及以下的末端电流选用，短路分断电流在和范围是足够了，不必去选用超越实际的高分断（短路分断能力越高的，价格越高）。当然，分支距离电源较近，线路较短，短路电流较大（譬如超过），是应该选用较高短路分断能力的的。 安装和使用，其保护范围（线路长度）必须受控在确定其瞬动电流整定值后，导体（线路）的长度是有一定限制的，即其保护范围必须受控。很早以前的文件，就提出一个“在得不到供电部门数据时，三相有中性线线路可采用简化法计算其短路电流”。（）式中：预期短路电流（或短路瞬动电流整定值）；相与中性线之间的电压，取；导线截面积，；时相线的电阻率；中性线（或线）电阻与相线电阻的比值，或相线与中性线导线截面积之比；线路长度，单位为。经变换，式（）可换成式（）（）（现在国际上不少国家采用的计算公式为：或，较之公式此公式的计算数值要大一些）。已知铜质电缆的，铝质电缆的，铜质绝缘电线的，铝质绝缘电线的。举例设导体为截面积的铜芯线，线路电流，选用的为（型额定电流），短路瞬动电流整定值为（），中性线导线截面积为相线的（即）求它的最大线路长度。（若中性线截面积与相线大小一样，则，）以上计算结果表明，在线路长度为内，发生短路故障，短路电流为时，可在内切断故障电路。换一个角度讲，在之内发生短路时（导线为铜质线，截面积为，），短路电流达到（有效值）。如果线路拉长至，则线路拉长至，则时，倍；时，倍。查型的保护曲线（安秒特性曲线）可知，当整定电流为和时。最大的动作时间达。如此长的时间，很可能造成设备或线路的烧毁事故。这不是断路器的质量问题，而是电流整定值不对或线路过长引起的，所以线路长度必须受控。 关于选择性保护所谓选择性保护是指之间的协作（调）配合。当一个故障出现在设施的任一点时，故障应由在其上的来切断电路，而不涉及上一级的，即上一级的应保持闭合状态。如图所示，当在点出现故障（短路），应是（）切断故障电路，而（）不动作，如能做到这一点，就属于选择性保护范畴了。在发生过载时，延时运作。为确保护不动作，设的整定电流为，的整定电流为，应使；在发生短路时，瞬动，不动作，设的整定电流为，的整定电流为，应。以上是梅兰日兰公司提供的数字，但是在短路电流很大时，很难保证有全区域的选择性，只能做到局部区域的选择性（短路电流在某一定值及以下范围内实现选择性）。图为局部区域选择性保护，图为全区域选择性保护。在图中的曲线有一部分与曲线相交，故不是全区域而是局部区域选择性保护。关于与的关系有些制造厂和一些介绍文章说，某些类型符合的要求，这种说法欠妥。因为是工业用低压断路器标准，现已被所替代。属于建筑电气系统，它只能符合（即），它主要涉及的是过载保护特性。与的过载保护特性截然不同，前者的短路分断程序也与后者有很大的差异，所以两个标准不能混淆。 5 / 5