断路器选用规范.doc

摘抄整理断路器的选用
断路器是配电系统中主要的保护电器之一，也是功能最完善的保护电器，其主要作用是作为短路、过载、接地故障、失压以及欠电压保护。根据不同需要，断路器可配备不同的继电器或脱扣器。脱扣器是断路器总体的一个组成部分，而继电器，则通过与断路器操作机构相连的欠电压脱扣器、分励脱器来控制断路器。低压断路器一般由脱扣器来完成其保护功能。
标明低压断路器电流特性的参数很多，容易混淆不清。在设计文件中，常常在标明断路器的电流值时，不说明电流值的意义，给定货造成混乱。要完整准确的选择断路器，清楚地标定断路器的各个电流参数是必要的。
1断路器额定绝缘电压
断路器额定绝缘电压是指在规定条件下用来度量电器及其部件的不同点位部分的绝缘强度，电气间隙和爬电距离的标准电压值，断路器的额定绝缘电压应高于或等于电源系统的额定电压，在选择断路器的额定绝缘电压时要和公司3C产品要求的额定绝缘电压一致，做到产品的一致性。
2断路器的额定电流参数
国标《低压开关设备和控制设备 低压断路器》GBl4048.2—94(等效采用IEC947—2)对断路器的额定电流使用两个概念，断路器的额定电流1n和断路器壳架等级额定电流1nm，并给出如下定义：
——断路器的额定电流1n，是指脱扣器能长期通过的电流，也就是脱扣器额定电流。对带可调式脱扣器的断路器则为脱扣器可长期通过的最大电流。
——断路器壳架等级额定电流lnm，用基本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外壳中所装的最大脱扣器额定电流表示。
国标GBl4048.2—94中对断路器额定电流的定义与我们通常所说的概念有些不同。当我们提及“断路器额定电流”这一概念时，通常是指“断路器壳架等级额定电流”而不是“脱扣器额定电流”。例如当我们选择一只CM1—100／3300—80A型断路器时，通常我们简单地说其额定电流为100A，脱扣器的额定电流为80A。多数低压断路器供应商所提供的产品资料中，也一般不提“断路器壳架等级额定电流”这一复杂的说法，而只给出“断路器额定电流”这一参数，其实就是“断路器额定电流”作为“断路器壳架等级额定电流”的一种简称，似乎较为合适。也许标准中对额定电流的定义与平时使用的不一致是导致混乱的原因之一。
“断路器壳架等级额定电流”是标明断路器的框架通流能力的参数，主要由主触头的通流能力决定，它也决定了所能安装的脱扣器的最大额定电流值。在选择断路器时，此参数是不可缺少的。
3 断路器的短路特性电流参数
断路器的额定短路分断能力Icn应采用Icu、Ics表示，在具体产品标准中确定。
额定极限短路分断能力Icu是指在一定的试验参数(电压、短路电流、功率因数) 条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，不再继续承载其额 定电流的分断能力。它的试验程序为0—t(线上)C0 (“0”为分断，t 为间歇时间，一般为3min，“C0”表示接通后立即分断)。试检后要验证脱扣特性和工频耐压。
运行短路分断能力(Ics)，是指在一定的试验参数(电压、短路电流和功率因数) 条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，还要继续承载其额 定电流的分断能力，它的试验程序为0—t（线上）C0—t (线上)C0。
运行短路分断能力的试验条件极为苛刻(一次分断、二次通断)，由于试后它还要继续承载额定电流(其次数为寿命数的5%)，因此它不单要验证脱扣特性、工频耐压，还要验证温升。IEC947_2(以及1997新版IEC60947_2)和我国国家标准GB140482规定：A类断路器(指仅有过载长延时、短路瞬动的断路器)的Ics可以是Ics的25％、50％、75％和100％。B类断路器(有过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段保护的断路器)的Ics可以是Ics的50％、75％和100％。因此可以看出，额定运行短路分断能力是一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值，Ics是Icu的一个百分数。
短时耐受电流(Icw),是指在一定的电压、短路电流、功率因数下，忍受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而断路器不允许脱扣的能力，Icw 是在短延时脱扣时 ，对断路器的电动稳定性和热稳定性的考核指标
选择断路器的一个重要原则是断路器的短路分断能力≥线路的预期短路电流，这个断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力。
对于额定短路分断能力大于1500A的小型断路器，国标《家用及类似场所用断路器》GBl0963(等效采用IECB98)规定应进行额定极限短路分断能力Icu和额定运行短路分断能力Ics试验。当Icu≤6000A时，Icu=Ics，故只需作Ics试验。所以标明短路分断能力为4500A、6000A的小型断路器，其Icu=Ics=Icn，故一般只提及其额定短路分断能力Icn值。应提到的是，所有断路器的短路分断能力(无论是Icu还是Ics)都是周期分量有效值。在短路试验中的“C0”的C(close接通)的电流是峰值电流Ich。在试验站进行短路分断试验时，电压、短路电流(有效值)和功率因数(cos)已调整好，它的接通电流也就被确定了。接通电流试验(“C”试验)，是以峰值电流来考核触头和其他导电体承受的电动斥力和热稳定性的能力，有什么样的有效值电流(分断电流)，在其相应的功率因数下，便有什么样的峰值电流，使用者毋须去考虑峰值电流这个参数。
一般来说，具有过载长延时、短路短延时和短路瞬动三段保护功能的断路器，能实现选择性保护，大多数主干线(包括变压器的出线端)都采用它作主保护开关。不具备短路短延时功能的断路器(仅有过载长延时和短路瞬动二段保护)，不能作选择性保护，它们只能使用于支路。具有三段保护的断路器，偏重于它的运行短路分断能力值，而使用于分支线路的断路器，应确保它有足够的极限短路分断能力值。
    无论是哪种断路器，虽然都具备Icu和Ics这两个重要的技术指标。但是，作为支线上使用的断路器，可以仅满足额定极限短路分断能力即可。现在出现的较普遍的偏颇是宁取大，不取正合适，认为取大保险。但取得过大，会造成不必要的浪费(同类型断路器，其H型—高分断型，比S型—普通型的价格要贵1.3倍～1.8倍)。因此支线上的断路器没有必要一味追求它的运行短路分断能力指标。而对于干线上使用的断路器，不仅要满足额定极限短路分断能力的要求，同时也应该满足额定运行短路分断能力的要求，如果仅以额定极限短路分断能力Icu来衡量其分断能力合格与否，将会给用户带来不安全的隐患。
4断路器脱扣器电流参数的整定
过电流脱扣器其动作电流整定值可以是固定的或是可调的，调节时通常利用旋钮或是调节杠杆。电磁式过流脱扣器既可以是固定的，也可以是可调的，而电子式过流脱扣器通常总是可调的。
过电流脱扣器按安装方式又可分为固定安装式或模块化安装式。固定安装式脱扣器和断路器壳体加工为一体，一旦出厂，其脱扣器额定电流不可调节，如DZ20型；而模块化安装式脱扣作为断路器的一个安装模块，可随时调换，灵活性很强，如MerlinGerin公司的NS型。
4.1 配电用低压断路器脱扣器电流的整定：
（1）断路器额定电流的确定
断路器壳架等级额定电流（指塑壳或框架中所能装的最大过电流脱扣器的额定电流）IrQ和断路器额定电流指过电流脱扣器额定电流Irt的确定如下
IrQ≥IB Irt≥IB
式中 IrQ—断路器壳架等级的额定电流；
IB—线路的计算负载电流；
Irt—过电流脱扣器的额定电流；
（2）瞬时过电流脱扣器的整定
配电用低压断路器的瞬时过电流脱扣器整定电流，应躲过配电线路的尖峰电流，即
Izd3≥Kzd3[I′qM1﹢IBc (n-1 ) ] A
式中 Kzd3—低压断路器瞬时脱扣器可靠系数考虑电动机启动电流误差和断路器瞬动电流误差，取1.2
I′qM1—线路中最大一台电动机全启动电流，它包括了周期分量和非周期分量，其值为电动机启动电流IqM1的2倍
IBc (n-1 ) —除启动电流最大一台电动机以外的线路计算电流
为满足被保护线路各级间选择性要求，选择型低压断路器瞬时脱扣器电流整定值还需躲过下一级开关所保护线路故障时的短路电流。
非选择型低压断路器瞬时脱扣器电流整定值，只要躲过回路尖峰电流即可，而且应尽可能整定的小一些。
（3）短延时过电流脱扣器的整定
配电用低压断路器的短延时过电流脱扣器整定电流，应躲过短时间出现的负荷尖峰电流，即
Izd2≥Kzd2[IqM1﹢IBc (n-1 ) ]
式中 Kzd2—低压断路器短延时扣器可靠系数，1.2
IqM1—线路中最大一台电动机启动电流。
IBc (n-1 ) —除起动电流最大一台电动机以外的线路计算负载电流
短延时主要用于保证保护装置动作的选择性。低压断路器短延时断开时间分0.1（或0.2）和0.4Ss，根据需要确定动作时间。上下级时间差取0.1-0.2s
(4)长延时过电流脱扣器的整定值
配电用断路器的长延时过电流脱扣器的整定
Izd1≥Kzd1IB Izd1≤IZ
式中 Izd1—低压断路器长延时脱扣器可靠系数，考虑了低压断路器电流误差，取1.1
IB—线路的计算负载电流；
IZ—导体允许持续截流量；
按短路电流校验低压断路器动作的灵敏性
为使低压断路器可靠切断接地故障电路，必须按下式来校验断路器脱扣器动作的灵敏性
Ikmin≥KiIzd
式中 Ikmin—被保护线路末端最小短路电流，对TN系统为相-中（N)或相-保（PE)短路电流，对TT系统为相-中短路电流，对IT系统为两相短路电流；
Izd—低压断路器脱扣器的瞬时整定电流或短延时整定电流；
Ki—低压断路器脱扣器动作可靠系数，取1.3。
如果配电线路较长，单相短路电流又小，低压断路器动作电流不能满足灵敏性要求时，可采用DW16型具有接地故障保护功能的低压断路器。
4.2 电动机用低压断路器脱扣器电流的整定
（1）断路器类型及附件的选择
1）电动机主回路应采用电动机保护用低压断路器，其瞬动过电流脱扣器的动作电流与长延时脱扣器动作电流之比（一下简称瞬动电流倍数）宜为14倍左右或10-20倍可调。
2）仅用作短路保护时，即另装过载保护电器的常见情况下，宜采用只带瞬动脱扣器的低压断路器，或把长延时脱扣器作为后备过电流保护。
3）兼做电动机过载保护时，即在没有其他过载保护电器的情况下，低压断路器应装有瞬动脱扣器和长延时脱扣器，且必须为电动机保护型。
4）兼做低电压保护时，即不另装接接触器或启动器的情况下，低压断路器应装有低电压脱扣器。
5）低压断路器的电动操作机构、分励脱扣器、辅助触点及其他附件，应根据电动机的控制要求装设。
（2）过电流脱扣器的整定电流
1)瞬动脱扣器整定电流应为电动机启动电流（电动机额定电流乘以电动机堵转电流倍数）的2-2.5倍，一般取2.2倍
2)长延时脱扣器用作后备保护时，其整定电流Izd应满足相应的瞬动脱扣整定电流为电动机启动电流的2.2倍条件确定
Izd≥ 2.2Ist／Ksd＝2.2KstIr／Ksd
式中 Ir－电动机的额定电流
Ist－电动机的起动电流
Kst－电动机的堵转电流倍数
Ksd－断路器的瞬动电流倍数
3）长延时脱扣器用作电动机过载保护时，其整定电流应接近但不小于电动机的额定电流，一般取1.3倍电动机额定电流。且在7.2倍整定电流下的动作时间应大于电动机的起动时间。此外瞬动电流应满足电动机起动电流2.2倍的要求，否则应另装过载保护器，而不得随意加大长延时脱扣器的整定电流。
（3）过电流脱扣器的额定电流和可调节范围应根据整定电流选择；断路器的额定电流应不小于长延时脱扣器的额定电流。