各种断路器选择原则

《各种断路器选择原则》由会员分享，可在线阅读，更多相关《各种断路器选择原则（17页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、断路器选择的原则摘要：最常见的负载有配电线路、电动机和家用与类似家用（照明、 家用电器等）三大类。以此相对应的便有配电保护型、电动机保护型 和家用及类似家用保护型的断路器。这三类断路器的保护性质和保护 特性是不相同的。关键词：断路器 选用原则 使用要点一、不同的负载应选用不同类型的断路器最常见的负载有配电线路、电动机和家用与类似家用（照明、家用电 器等）三大类。以此相对应的便有配电保护型、电动机保护型和家用 及类似家用保护型的断路器。这三类断路器的保护性质和保护特性是 不相同的。（一）、对配电型断路器而言，它有A类和B类之分：A类为非选择型 B 类为选择型。所谓选择型是指断路器具有过载长延时、

2、 短路短延时和短路瞬时的三段保护特性 万能式（又称框架式） 断路器中的DW15系列、DW17 （ME）系列、AH系列和 DW40、DW45系列中大部分是B型，而DZ5、DZ15、 DZ20、TO、TG、CM1、TM30及HSM1等系列和万能式 DW15、 DW17 的某些规格因仅有过载长延时 、短路瞬时的 二段保护，它们是属于非选择型的A类断路器。选择性保护, 如图 1 所示。图1当F点短路时，只有靠近F点的QF2断路器动作，而上方位的QF1 断路器不动作，这就是选择性保护（由于 QF1 不动作，就使未发生 故障的 QF3、QF4 支路保持供电）。如果 QF2 和 QF1 都是 A 类断路器，

3、则 F 点发生短路，短路电流值 达一定值时， QF1、QF2 同时动作 ， QF1 断路器回路及其下的支路 全部停电，就不是选择性保护了。能够实现选择性保护的原因是， QF1 为 B 类断路器，它具有短路短 延时性能，当 F 点短路时， 短路电流流过 QF2 支路，也流过 QF1 回路， QF2 的瞬时动作脱扣器动作（通常它的全分断时间不大于 0.02s即0.02s），因QF1的短延时，QF1在002s内不会动作（它的短延时01s或02、03、04s）。在QF2动作切断故 障线路时，整个系统就恢复了正常。可见，如果要达到选择性保护的要求，上一级的断路器应选用具有三 段保护的B型断路器。（二）、

4、对于直接保护电动机的电动机保护型断路器，它只要有过载 长延时和短路瞬时的二段保护性能就够了，也就是说它可选 择A类断路器（包括塑壳式和万能式），DZ5、DZ15、TO、TG、GM1、TM30、HSM1及DW15等系列除有配电保护 的性能外,它们的630A及以下规格均有保护电动机的功能。（三）、家用和类似场所的保护（过去又称它为导线保护或照明保护）， 也是一种小型的A类断路器，其典型产品有C45N、PX200C、 HSM8等等。配电（线路）、电动机和家用等的过电流保护断路器，因保护对象（如 变压器、电线电缆、电动机和家用电器等）的承受过载电流的能力（包 括电动机的起动电流和起动时间等）有差异，

5、因此，选用的断路器 的保护特性也是不同的。（1）表 1为配电保护型断路器的反时限断开特性表1通过电流整定电名称流倍数约定时间/h?/n12约定脱扣电流1.301 nV1V2返回特性30In可返回时间/s电流5812注：可返回特性:考虑到配电线路内有电动机群，由于电动机仅是其 负载的一部分，且一群电动机不会同时起动，故确定为3In （In为 断路器的额定电流，/n?/L，?IL为线路额定电流），对断路器进 行试验，当试验电流为3In时保持5s （In2h约定脱扣电流12InV2h注：*按电动机负载性质可以选2、4、8、12min之内动作，一般 的选24min。* 72Zn也是一种可返回特性，它必

6、须躲过电动 机的起动电流（57倍In）, Tp为延时时间，按电动机的负载性 质可选动作时间 Tp 为 2sVTpS 10s、4sVTpS10s、6sVTpS20s 和 9sVTpS30s, 般选用 2sTp10s 或 4sVTpS10s。（3）配电保护型的瞬动整定电流为10!n （误差为20%） /n为400A及以上规格，可以在5!n和10!n中任选一种（由用户 提出，制造厂整定）；电动机保护型的瞬动整定电流为12In,般 设计时In可以等于电动机的额定电流。4）表3为家用和类似场所用断路器的过载脱扣特性表3脱扣器型式断路器的脱扣器额定电流In通过电流规定时间（脱扣或不脱扣极限时间）预期结果B

7、、C、1h不脱D63n2h扣B、C、63nV2hB、C、32n1s120sB3In不脱扣C所有值5InA0 1sD10InB5InC所有值10InV0.1s脱扣D50In注：B、C、D型是瞬时脱扣器的型式：B型脱扣电流35Zn, C 型脱扣电 流510Zn, D型脱扣电流1050In。用户可根据保 护对象的需要,任选它 们中的一种。（5）B 类断路器的短路短延时特性DW15型断路器：310In （Inm为1600A时，Inm为壳架等级 电流）,36In （Inm为2500A、4000A时）,短延时时间为0.2 或05s。ME型 断路器：312In,短延时时间003s可调。DW45 型断路器：0

8、.415In，短延时时间01、0.2、0.3和04s可调。 在进行工程设计时，应根据不同的负载对象来选择不同保护特性（如 上所述）的断路器，以免 因选用不当造成严重后果。在实践中最容 易混淆的是电动机负载保护误选为配电保护型或家用保护型。小型断 路器（MCB）也有电动机保护型，如天津梅兰日兰的C45AD等，它 们的保护 特性应符合表 2。二、选择不同类型短路分断能力的断路器来适应不同的线路预期短路 电流（ 当 I 在相同的情况时）的需要断路器的选用原则是：断路器的短路分断能力线路的预期短路电 流。假设某电源（SL7 10/04kV变压器）的容量为1600kVA,二次电 流为2312A,其出线端

9、5m处的 短路电流为4296kA。某一支路 的额定电流为125A，由于此支路离变压器很近，如在10m处，则 此支路的断路器需要考虑采用 HSM1_125H 型塑壳式断路器（它的 极限短路分断能力为400 V、50kA）。但是离变压器50m处，由 于汇流排等的电阻和电抗值影响， 50m 处的短路电流已经 降到34.5kA，而100m处，降为28.8kA。对此就可选择HSM1_125M 型塑壳式断路器（它的极 限短路分断能力为 400V、 35kA）。现在国内许多断路器生产厂家，对同一壳架等级电流的短路分断能力分为E、S、M、H、L （杭州之江开关厂的HSM1系列）或C、L、 M、H （常熟开关厂

10、的CM1系列）或S、H、R、U （天津低压电器 公司的TM30系列）等级别。其中，E为型，S为标准型，M为中短 路分断型，H为高分断型，L为限流型，C为经济型，L为低分断型； M为高分断型，H为超高分断型；S为标准型，H为高分断型，R为 限流型， U 为超高分断型。以 HSM1_125 型塑壳断路器为例， E 型的极限短路分断能力为400V、15kA， S 型为 400V、25kA ， M 型为 400V、35kA， H 型为400V、50kA。它们的价格也相差很大，如以E型为1则S 型为 1. 2， M 型为 1.4， H 型为 2，即购买一台 H 型的断路器的钱， 可以购买二台E型。用户在

11、设计选用时，不必人为地加上所谓保险 系数，以免造成浪费。三、关于断路器的极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受 电流极限短路分断能力（Tcu）：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0t（线上）C0 （“0”为分断,t为间歇时间，一般为3min， “CO”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（Tcs）: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

12、其额定电流的分断能力，它的试验 程序为Ot （线上）COt （线上）co。短时耐受电流（Tcw）: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，Zcw 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， 它是针对B类断路器的，通常Icw的最小值是：当InS2500A时， 它为 12In 或 5kA,而 In2500A 时，它为 30kA （ DW45_2000 的 Icw 为 400V、 50kA， DW45_3200 的 Icw 为 400V、 65kA）。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），

13、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， Ics可以是极限短路分断能力Icu数值的25%、50%、75%和 100% （B类断路器为50%、75%和100%，B类无25%是鉴于 它多数是用于主干线保护之故）。上文提到的选择断路器的一个重要原则是：断路器的极限短路分断能 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。无论A类或B类断路器，它们的运行短路分断能力绝大多数是小于 它的极限短路分断能力I

14、cu的。A 类：DZ20 系列 Ics = 50%77%Icu, CM1 系列 Ics=58%7 2%Icu, TM30 系列 Ics = 50%75%Icu,（个别产品 Ics=Icu）。B类:DW15系列Ics = 60%左右的Icu,（个别的如630AIcs= Icu,但短路分断能力仅400V时30kA）, DW45系列Ics= 62.5%80%Icu?。不管是A类或B类断路器，只要它的Ics符合IEC947_2 （或 GB140482）标准规定的Icu百分比值都是合格产品。用户在设计选用时只要符合断路器的极限短路分断能力 线路预期 短路电流就能满足要求了,对线路本身来说,例如上面举例的

15、变压器 容量为1600kVA的线路，可能出现的短路电流约为43kA,它是仅离 变压器距离为5m,且把刀开关、互感器和断路器的内阻均看成零来 计算的（短路电流因此比实际情况偏大）。这种短路的机率极小。在 选用断路器时，只要它的极限短路分断能力43kA，譬如50kA就 足够了。经过“0”一次、“C0”一次就完成了它的使命，必须更换新的 断路器，而运行短路分断能力，例如为50%的Icu,也达到25kA , 它既可以实现一次分断，二次通断（在25kA短路电流时）故障电流 然后还要承载其额定电流 ，任务是非常艰巨的。有些使用者认定要 按断路器的运行短路分断能力（Ics ） 线路预期短路电流来设计， 其实

16、是一种误解，也是不必要的。QFl图2有些制造厂的样本里宣传，它的产品Ics=Icu,如确实，说明它的Icu 指标有裕度，如不确实，说明它有水份，不可全信，而且 Ics=Icu? 的断路器，其售价要高很多，不合算。国外几十年来盛行一种级联保护（也称后备保护），如图 2 所选 QF2 断路器的极限短路分断能力小于其线路的预期短路分断能力（例如线 路额定电流为250A,而预期短路电流为5 OkA）,则QF2选择的 是HSM1_250S断路器（Icu为400V、35kA），当F处出现线路 短路（短路电流达50kA）时，由QFK设QF1处的额定电流为400A，QF1 选 HSM1_400H，其 Icu

17、为 400V、65kA）和 QF2 一起分断，QF2 仅承受一部分短路电流的分断，其余部分由 QF1 承担），而对 QF2 处线路绝大部分小于 35kA 的故障电流，就由 QF2 来承担。这 种级联保护也有一定的条件，譬如邻近的支路不是重要负载（因为一 旦 QF1 跳闸 QF3 回路也停电），同时 QF1 的 瞬动整定值与 QF2 的瞬定值也要协调等，这种级联保护主要目的也是为了节约投资。 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“CO”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（

18、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。为帮助使用者了解，现将峰值电流与周期分量有效值电流列于表 4。表4短路分断电流IC（周期分量有效值）/kA功率因数cos峰值系数接通电 流（峰值电流）Ic1.50.951.411.4IC15VIcS300.91.421.42I30VIc450.81.47c4.5 VIc600.71.531.47I6.0 VIc100.51

19、.70c10VIc200.32.01.53I20Ic50Ic500.250.22.12.2c1.70I c 2.0Ic 2.1Ic 2.2Ic峰值电流（冲击电流）？ich=kch （根号）2Ic, Ic为周期分量有效值，kch为冲击系数1vkchV2, kchx2为峰值系数。四、四极断路器的选用对于下列情况,有必要选用四极断路器：1、有双电源切换要求的系统必须选用四极断路器,以满足整个系统 的维护、测试和检修时的隔离需要；2、住宅每户单相总开关应选用带N极的二极开关（可用四极断路器）；3、剩余电流动作保护器（漏电开关）,必须保证所保护的回路中的 一切带电导线断开,因此,对具有剩余电流动作保护要

20、求的回路,均 应选用带 N 极（如四极）的漏电断路器。目前,国内市场供应的四极塑料外壳式断路器有六种型式：1、断路器的N极不带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；2、断路器的 N 极不带过电流脱扣器， N 极始终接通，不与其他三个 相线极一起断开；3、断路器N极带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电 路；4、断路器的 N 极带过电流脱扣器， N 极始终接通，不与其他三个相 线极一起断开；5、断路器的 N 极装设中性线断线保护器， N 极与其他三个相线极一 起合分电 路；6、断路器的 N 极装设中性线断线保护器， N 极始终接通，不与其他 三个相线极一起断开。1和2型式适用于中性线电流不超过相线电流的25%的正常状态（变 压器联结组标号为Yyno）,其中2型适用于TN_C系统（PEN线 不允许断开）；3 和4 型式适用于三相负载不平衡，且负载中有大量 设备（谐波成份很大），导致 N 线的电流等于或大于相线电流， N 线过载而无法借助三个相线的过电流脱扣器的动作来切断过载故障 的情况；4型适合TN_C系统；5和6型式适合于在中性线断线时，切断三相及中线以保护单相设备避免损毁和间接触电事故的发生，6型适合于TN_C系统。