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�辈煌�的負(fù)載應(yīng)選用不同類型的斷路器

最常見的負(fù)載有配電線路、電動(dòng)機(jī)和家用與類似家用(照明、家用電器等)三大類。以此相對(duì)應(yīng)的便有配電保護(hù)型、電動(dòng)機(jī)保護(hù)型和家用及類似家用保護(hù)型的斷路器。這三類斷路器的保護(hù)性質(zhì)和保護(hù)特性是不相同的。

對(duì)配電型斷路器而言，它有A類和B類之分：A類為非選擇型，B類為選擇型。所謂選擇型是指斷路器具有過載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)和短路瞬時(shí)的三段保護(hù)特性。萬能式(又稱框架式)斷路器中的DW15系列、DW17(ME)系列、AH系列TLW系列和DW40、DW45系列中大部分是B型，而DZ5、DZ15、 DZ20、TLM、TO、TG、CM1、TM30及HSM1等系列和萬能式DW15、DW17的某些規(guī)格因僅有過載長(zhǎng)延時(shí) 、短路瞬時(shí)的二段保護(hù)，它們是屬于非選擇型的A類斷路器。

當(dāng)F點(diǎn)短路時(shí)，只有靠近F點(diǎn)的QF2斷路器動(dòng)作，而上方位的QF1斷路器不動(dòng)作，這就是選擇性保護(hù)(由于QF1不動(dòng)作，就使未發(fā)生故障的QF3、QF4支路保持供電)。

如果QF2和QF1都是A類斷路器，則F點(diǎn)發(fā)生短路，短路電流值達(dá)一定值時(shí)，QF1、QF2同時(shí)動(dòng)作，QF1斷路器回路及其下的支路全部停電，就不是選擇性保護(hù)了。

能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性保護(hù)的原因是，QF1為B類斷路器，它具有短路短延時(shí)性能，當(dāng)F點(diǎn)短路時(shí)，短路電流流過QF2支路，也流過QF1回路，QF2的瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器動(dòng)作(通常它的全分?jǐn)鄷r(shí)間不大于0.02s)，因QF1的短延時(shí)，QF1在0.02s內(nèi)不會(huì)動(dòng)作(它的短延時(shí)≥0.1s或0.2、0.3 、0.4s)。在QF2動(dòng)作切斷故障線路時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就恢復(fù)了正常。

可見，如果要達(dá)到選擇性保護(hù)的要求，上一級(jí)的斷路器應(yīng)選用具有三段保護(hù)的B型斷路器。

對(duì)于直接保護(hù)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)型斷路器，它只要有過載長(zhǎng)延時(shí)和短路瞬時(shí)的二段保護(hù)性 能就夠了，也就是說它可選擇A類斷路器(包括塑殼式和萬能式)，DZ5、DZ15、TO、TG、GM1 、TM30、TLM、HSM1及DW15等系列除有配電保護(hù)的性能外，它們的630A及以下規(guī)格均有保護(hù)電動(dòng)機(jī)的功能。

家用和類似場(chǎng)所的保護(hù)(過去又稱它為導(dǎo)線保護(hù)或照明保護(hù))，也是一種小型的A類斷路器，其典型產(chǎn)品有TLB、C45N、PX200C、HSM8等等。

配電(線路)、電動(dòng)機(jī)和家用等的過電流保護(hù)斷路器，因保護(hù)對(duì)象(如變壓器、電線電纜、電動(dòng)機(jī)和家用電器等)的承受過載電流的能力(包括電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)時(shí)間等)有差異，因此，選用的斷路器的保護(hù)特性也是不同的。

(1)表1為配電保護(hù)型斷路器的反時(shí)限斷開特性

表 1

通過電流名稱	整定電流倍數(shù)	約定時(shí)間/h
		In≤63A	In＞63A
約定不脫扣電流	1.05In	≥1	≥2
約定脫扣電流	1.30In	＜1	＜2
返回特性電流	3.0In	可返回時(shí)間/s
5	8	12

注：可返回特性：考慮到配電線路內(nèi)有電動(dòng)機(jī)群，由于電動(dòng)機(jī) 僅是其負(fù)載的一部分，且一群電動(dòng)機(jī)不會(huì)同時(shí)起動(dòng)，故確定為3In(In為斷路器 的額定電流， In≥IL， IL為線路額定電流)，對(duì)斷路器進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)試驗(yàn)電流為3In時(shí)保持5s(In≤40 A時(shí))，8s(40A＜In＜250A時(shí))，12s(In＞250A時(shí))，然后將電流返回至In ，斷路器應(yīng)不動(dòng)作，這就是返回特性。

(2)表2為電動(dòng)機(jī)保護(hù)型斷路器的反時(shí)限斷開特性

表 2

注：*按電動(dòng)機(jī)負(fù)載性質(zhì)可以選2、4、8、12min之內(nèi)動(dòng)作，一般的選 2～4min。

    ** 7.2In也是一種可返回特性，它必須躲過電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流(5～7倍In)，Tp為延時(shí)時(shí)間，按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載性質(zhì)可選動(dòng)作時(shí)間Tp為2s＜Tp≤ 10s、4s＜Tp≤10s、6s＜Tp≤20s和9s＜Tp≤30s，一般選用2s＜Tp≤10s或4s＜Tp≤10s。

   (3)配電保護(hù)型的瞬動(dòng)整定電流為10In(誤差為±20%),In為400A及以上規(guī)格，可以在5In和10In中任選一種(由用戶提出，制造廠整定)；電動(dòng)機(jī)保護(hù)型的瞬動(dòng)整定 電流為12In,一般設(shè)計(jì)時(shí)In可以等于電動(dòng)機(jī)的額定電流。

    (4)表3為家用和類似場(chǎng)所用斷路器的過載脫扣特性

表 3

注：B、C、D型是瞬時(shí)脫扣器的型式：B型脫扣電流＞3～5In，C型脫扣電流＞5～10In，D型脫扣電流＞10～50In。用戶可根據(jù)保護(hù)對(duì)象的需要，任選它 們中的一種。

(5)B類斷路器的短路短延時(shí)特性

DW15型斷路器：3～10In (Inm�獮�1600A時(shí)，Inm�獮闅ぜ艿燃�(jí)電流)，3～6In(Inm為2500A、4000A時(shí))，短延時(shí)時(shí)間為0.2或0.5s。ME型 斷路器：3～12In，短延時(shí)時(shí)間0～0.3s可調(diào)。TLW系列、DW45型斷路器：0.4～15In ，短延時(shí)時(shí)間0.1、0.2、0.3和0.4s可調(diào)。

在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的負(fù)載對(duì)象來選擇不同保護(hù)特性(如上所述)的斷路器，以免因選用不當(dāng)造成嚴(yán)重后果。在實(shí)踐中最容易混淆的是電動(dòng)機(jī)負(fù)載保護(hù)誤選為配電保護(hù)型或家 用保護(hù)型。小型斷路器(MCB)也有電動(dòng)機(jī)保護(hù)型，如天津梅蘭日蘭的C45AD等，它們的保護(hù)特性應(yīng)符合表2。

2、選擇不同類型短路分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲鱽磉m應(yīng)不同的線路預(yù)期短路電流( 當(dāng)I在相同的情況時(shí))的需要

斷路器的選用原則是：斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α菥�路的預(yù)期短路電流。

假設(shè)某電源(SL7 10/0.4kV變壓器)的容量為1600kVA，二次電流為2312A，其出線端5m處的短路電流為42.96kA。某一支路的額定電流為125A，由于此支路離變壓器很近，如在10m處 ，則此支路的斷路器需要考慮采用TLM1_125H型塑殼式斷路器(它的極限短路分?jǐn)嗄芰��?00 V、50kA)。但是離變壓器50m處，由于匯流排等的電阻和電抗值影響，50m處的短路電流已經(jīng) 降到34.5kA，而100m處，降為28.8kA。對(duì)此就可選擇HSM1_125M型塑殼式斷路器(它的極限短路分?jǐn)嗄芰��?00V、35kA)。

現(xiàn)在國內(nèi)許多斷路器生產(chǎn)廠家，對(duì)同一殼架等級(jí)電流的短路分?jǐn)嗄芰Ψ譃镋、S、M、H、L(杭州之江開關(guān)廠的HSM1系列)或N、S、H（TCL羅格朗的TLM1系列）或C、L、M、H(常熟開關(guān)廠的CM1系列)或S、H、R、U(天津低壓電 器公司的TM30系列)等級(jí)別。其中，E為經(jīng)濟(jì)型，S為標(biāo)準(zhǔn)型，M為中短路分?jǐn)嘈�，H為高分?jǐn)嘈�，L為限流型，C為經(jīng)濟(jì)型，L為低分?jǐn)嘈�；M為高分?jǐn)嘈�，H為超高分?jǐn)嘈�；S為標(biāo)準(zhǔn)型，H 為高分?jǐn)嘈�，R為限流型，U為超高分?jǐn)嘈汀?/P>

以HSM1_125型塑殼斷路器為例，E型的極限短路分?jǐn)嗄芰��?00V、15kA，S型為400V、25kA ，M型為400V、35kA，H型為400V、50kA。它們的價(jià)格也相差很大，如以E型為1，則S型為1. 2，M型為1.4，H型為2，即購買一臺(tái)H型的斷路器的錢，可以購買二臺(tái)E型。用戶在設(shè)計(jì)選用時(shí)，不必人為地加上所謂保險(xiǎn)系數(shù)，以免造成浪費(fèi)。

3、關(guān)于斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰�、運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰�和短時(shí)耐受電流

極限短路分?jǐn)嗄芰?Icu)，是指在一定的試驗(yàn)參數(shù)(電壓、短路電流、功率因數(shù)) 條件下，經(jīng)一定的試驗(yàn)程序，能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏�，�?jīng)此通斷后，不再繼續(xù)承載其額 定電流的分?jǐn)嗄芰�。它的試�?yàn)程序?yàn)?—t(線上)C0 (“0”為分?jǐn)啵瑃 為間歇時(shí)間，一般為3min，“C0”表示接通后立即分?jǐn)?。試檢后要驗(yàn)證脫扣特性和工頻耐壓。

運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?Ics)，是指在一定的試驗(yàn)參數(shù)(電壓、短路電流和功率因數(shù)) 條件下，經(jīng)一定的試驗(yàn)程序，能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏�，�?jīng)此通斷后，還要繼續(xù)承載其額 定電流的分?jǐn)嗄芰�，它的試�?yàn)程序?yàn)?—t（線上）C0—t (線上)C0。

短時(shí)耐受電流(Icw),是指在一定的電壓、短路電流、功率因數(shù)下，忍受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而斷路器不允許脫扣的能力，Icw��是在短延時(shí)脫扣時(shí)，對(duì)斷路器的電動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的考核指標(biāo)，它是針對(duì)B類斷路器的，通常Icw的最小值是：當(dāng)In≤2500A時(shí)，它為12In或5kA，而In＞2500A時(shí)，它為30kA( DW45_2000的Icw為 400V、50kA，DW45_3200的Icw為400V、65kA)。

運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Φ脑囼?yàn)條件極為苛刻(一次分?jǐn)�、二次通�?，由于試后它還要繼續(xù)承載額定電流(其次數(shù)為壽命數(shù)的5%)，因此它不單要驗(yàn)證脫扣特性、工頻耐壓，還要驗(yàn)證溫升。 IEC947_2(以及1997新版IEC60947_2)和我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB14048��2規(guī)定，Ics可以是極限短路分?jǐn)嗄芰?EM>Icu�獢�(shù)值的25%、50%、75%和100%(B類斷路器為50%、75%和 100%，B類無25%是鑒于它多數(shù)是用于主干線保護(hù)之故)。

上文提到的選擇斷路器的一個(gè)重要原則是斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α菥�路的預(yù)期短路電流，這個(gè)斷路器的短路分?jǐn)嗄芰νǔＪ侵杆�的極限短路分?jǐn)嗄芰Α?/P>

無論A類或B類斷路器，它們的運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰�絕大多數(shù)是小于它的極限短路分?jǐn)嗄芰?EM>Icu的。

A類：DZ20系列Ics＝50%～77%Icu，CM1系列Ics＝58%～7 2%Icu，TM30系列Ics＝50%～75%Icu，(個(gè)別產(chǎn)品Ics＝Icu)。

B類：DW15系列Ics＝60%左右的Icu，(個(gè)別的如630AIcs＝Icu，但短路分?jǐn)嗄芰�僅400V時(shí)30kA)，DW45系列Ics＝62.5%～80%Icu��。

不管是A類或B類斷路器，只要它的Ics符合IEC947_2(或GB14048.2)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 Icu��百分比值都是合格產(chǎn)品。

用戶在設(shè)計(jì)選用時(shí)只要符合斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰Α菥�路預(yù)期短路電流就能滿足要求了，對(duì)線路本身來說，例如上面舉例的變壓器容量為1600kVA的線路，可能出現(xiàn)的短路電流約為43kA,它是僅計(jì)算離變壓器距離為5m，且把刀開關(guān)、互感器和斷路器的內(nèi)阻均看成零來計(jì)算的(短路電流因此比實(shí)際情況偏大)。這種短路的機(jī)率極小。在選用斷路器時(shí)，只要它的極限短路分?jǐn)嗄芰Γ?3kA，譬如50kA就足夠了。經(jīng)過“0”一次、“C0”一次就完成了它的使 命，必須更換新的斷路器，而運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰�，例如�?0%的Icu��，也達(dá)到25kA ，它既可以實(shí)現(xiàn)一次分?jǐn)�，二次通�?在25kA短路電流時(shí))故障電流然后還要承載其額定電流 ，任務(wù)是非常艱巨的。有些使用者認(rèn)定要按斷路器的運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?Ics)≥ 線路預(yù)期短路電流來設(shè)計(jì)，其實(shí)是一種誤解，也是不必要的。

有些制造廠的樣本里宣傳，它的產(chǎn)品Ics=Icu��，如確實(shí)，說明它的I cu��指標(biāo)有 裕度，如不確實(shí)，說明它有水份，不可全信，而且Ics=Icu��的斷路器，其售價(jià)要高很多，不合算。

國外幾十年來盛行一種級(jí)聯(lián)(cascade)保護(hù)(也稱后備保護(hù))，如圖2所選QF2斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰π∮谄渚�路的預(yù)期短路分?jǐn)嗄芰?例如線路額定電流為250A，而預(yù)期短路電流為5 0kA)，則QF2選擇的是HSM1_250S斷路器(Icu為400V、35kA)，當(dāng)F處出現(xiàn)線路 短路(短路電流達(dá)50kA)時(shí)，由QF1(設(shè)QF1處的額定電流為400A，QF1選HSM1_400H，其Icu�獮�400V、65kA)和QF2一起分?jǐn)�，QF2僅承受一部分短路電流的分?jǐn)�，其余部分由QF1 承擔(dān))，而對(duì)QF2處線路絕大部分小于35kA的故障電流，就由QF2來承擔(dān)。這種級(jí)聯(lián)保護(hù)也有一定的條件，譬如鄰近的支路不是重要負(fù)載(因?yàn)橐坏㏎F1跳閘QF3回路也停電)，同時(shí)QF1的瞬動(dòng)整定值與QF2的瞬定值也要協(xié)調(diào)等，這種級(jí)聯(lián)保護(hù)主要目的也是為了節(jié)約投資。

應(yīng)提到的是，所有斷路器的短路分?jǐn)嗄芰?無論是Icu��還是Ics��)都是周期分量有效值。在短路試驗(yàn)中的“C0”的C(close接通)的電流是峰值電流Ich。在試驗(yàn)站進(jìn)行短路分?jǐn)嘣囼?yàn)時(shí)，電壓、短路電流(有效值)和功率因數(shù)(cos)已調(diào)整好，它的接通電流也就被確定了。接通電流試驗(yàn)(“C”試驗(yàn))，是以峰值電流來考核觸頭和其他導(dǎo)電體承受的電動(dòng)斥力和熱穩(wěn)定性的能力，有什么樣的有效值電流(分?jǐn)嚯娏?，在其相應(yīng)的功 率因數(shù)下，便有什么樣的峰值電流，使用者毋須去考慮峰值電流這個(gè)參數(shù)。

為幫助使用者了解，現(xiàn)將峰值電流與周期分量有效值電流列于表4。

表 4

短路分?jǐn)嚯娏?EM>Ic (周期分量有效值)/kA	功率因數(shù)cos	峰值系數(shù)	接通電流 (峰值電流)
Ic≤1.5 1.5＜Ic≤3.0 3.0＜Ic≤4.5 4.5＜Ic≤6.0 6.0＜Ic≤10 10＜Ic≤20 20＜Ic≤50 Ic＞50	0.95 0.9 0.8 0.7 0.5 0.3 0.25 0.2	1.41 1.42 1.47 1.53 1.70 2.0 2.1 2.2	1.4Ic 1.42Ic 1.47Ic 1.53Ic 1.70Ic 2.0Ic 2.1Ic 2.2Ic

峰值電流(沖擊電流)��ich＝kch(根號(hào))2Ic，

��Ic為周期分量有效值，kch為沖擊系數(shù) 1＜kch＜2，

��kch×2為峰值系數(shù)。

4�彼臉O斷路器的選用

對(duì)于下列情況，有必要選用四極斷路器：1)有雙電源切換要求的系統(tǒng)必須選用四極斷路器，以滿足整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)、測(cè)試和檢修時(shí)的隔離需要；2)住宅每戶單相總開關(guān)應(yīng)選用帶N極的二極開關(guān)(可用四極斷路器)；3)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(漏電開關(guān))，必須保證所保護(hù)的回路中的一切帶電導(dǎo)線斷開，因此，對(duì)具有剩余電流動(dòng)作保護(hù)要求的回路，均應(yīng)選用帶N極(如四極)的漏電斷路器。目前，國內(nèi)市場(chǎng)供應(yīng)的四極塑料外殼式斷路器有六種型式：1)斷路器的N極不帶過電流脫扣器，N極與其他三個(gè)相線極一起合分電路；2)斷路器的N極不帶過電流脫扣器，N極始終接通，不與其他三個(gè)相線極一起斷開；3)斷路器N極帶過電流脫扣器，N極與其他三個(gè)相線極一起合分電路；4)斷路器的N極帶過電流脫扣器，N極始終接通，不與其他三個(gè)相線極一起斷開；5)斷路器的N極裝設(shè)中性線斷線保護(hù)器，N極與其他三個(gè)相線極一起合分電路；6)斷路器的N極裝設(shè)中性線斷線保護(hù)器，N極始終接通，不與其他三個(gè)相線極一起斷開。 1)和2)型式適用于中性線電流不超過相線電流的25%的正常狀態(tài)(變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Yyno)，其中2)型適用于TN_C系統(tǒng)(PEN線不允許斷開)；3)和4)型式適用于三相負(fù)載不平衡，且負(fù)載中有大量電子設(shè)備(諧波成份很大)，導(dǎo)致N線的電流等于或大于相線電流，N線過載而無法借助三個(gè)相線的過電流脫扣器的動(dòng)作來切斷過載故障的情況；4)型適合TN_C系統(tǒng)；5)和6)型式適合于在中性線斷線時(shí)，切斷三相及中線以保護(hù)單相設(shè)備避免損毀和間接觸電事故的發(fā)生，6)型適合于TN_C系統(tǒng)。