第４０卷２０１２年第３期 广州建筑ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 常见低压断路器选择误区浅析 昌宇红 （珠海市规划设计研究院，珠海５５９０００） 摘 要：通过对低压断路器选择常见误区的分析，指出电机保护用断路器、配电保护用断路器的不同选 择，低压断路器额定电流的选择及低压断路器上下级选择性配合等问题，给出相关对策，阐述低压断路 器的正确选择方法．以供配电设计人员、运行维护人员参考。 关键词：低压断路器；选择；误区 Ｔｈｅ Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｉｓｔａｋｅｓ Ａｂｏｕｔ Ｃｈｏｏｓｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ－ｂｒｅａｋｅｒ ＣＨＡＮＧ Ｙｕ－ｈｏｎｇ （Ｚｈｕｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｚｈｕｈａｉ ５ １ ９０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｍｉｓｕｎｄｅｒｓ ｔａｎｄｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ａｎ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｃｉｒｃｕｉｔ—ｂｒｅａｋｅｒ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｔｏｒ—ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ—ｂｒｅａｋｅｒ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ—ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｂｒｅａｋｅｒ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｌｓｏ ｓｕｇｇｅｓｔｓ ｓｏｍｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｓｕｐｐｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｒ，ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｉｎｔｅ－ ｎａｎＣｅＳ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｉｒｃｕｉｔ—ｂｒｅａｋｅｒ；ｃｈｏｉｃｅ；ｍｉｓｕｎｄｅｒｓ １前言 发电机短路电流可分三部分： 在实际工程中，低压断路器的选择常常存在 （１）次暂态过程持续时间１０—５０ｍｓ，次暂态 某些误区和错误，在线路出现故障时，断路器不 电抗为额定阻抗值的５％ ２０％。 能正确动作，导致电气线路及设备损坏甚至引起 （２）暂态过程持续时间Ｏ．５—２．５ｓ，暂态电抗为 火灾，或者扩大事故范围，造成不必要的损失。 额定阻抗值的１５％～４０％。 因此，有必要对常见的问题进行剖析，以便纠正 （３）同步过程持续时间直到外部保护动作， 错误和避免误区。 同步电抗为额定阻抗值的８０％～３００％。 很明显，最大的短路电流发生在次暂态过程。 ２低压断路器型号选择误区 发电机的短路最大值为： 低压断路器按脱扣器可分为热磁保护、单磁 ｌ Ｉ ｘｌＯＯ／Ｘ ｄ％ 保护、电子脱扣器等。负载的性质不同。选用断 式中，，ｒ 一发电机的额定电流； 路器的脱扣器保护特性也有差异。 Ｘ”ｄ％——次暂态电抗，额定阻抗值的 ２．１发电机出口断路器选择 ５％－２０％。 为保证供电的连续性，柴油发电机组应用日 一般来讲，发电机的短路最大值为ｌ０ ，普 益广泛。发电机的主保护采用低压断路器，但现 通低压断路器热脱扣设定为，ｅ，磁脱扣为ｌＯＬ，无 场发现很多断路器就是普通的断路器，热脱扣及 法给发电机在次暂态过程、暂态过程、同步过程 磁脱扣１０Ｉ．不可调，此种断路器选择不妥。主要 整个短路过程中提供保护。普通低压断路器是无 原因如下： 法保护发电机的。对于此种断路器的选择可参考 广州建筑ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ２０１２年第３期 下面原则： 流或整定电流，Ａ： ①设定过载电流高于发电机的额定电流。 ， ＿一导体允许持续载流量，Ａ； ，２——保证保护电器可靠动作电流，Ａ。 ２．３电机保护用低压断路器选择 ｔ，， ②分断能力，ｃｕ或 高于安装点处的短路电流 的最大值，对于带热磁脱扣器的断路器，需要低 磁脱扣电流，阀值电流值等于（２．５～５），ｎ（可 调） 现代工业大量的电机应用．对于用做电机保 护使用的断路器也存在被误用现象，应正确选择 保护电器的使用类别及其附件。例如：标准的热 脱扣和ｌＯ／ｅ磁脱扣形式这种使用方式，造成电机 ③对于带电子脱扣器的断路器。短路短延时 保护功能的脱扣电流值，设为发电机额定电流的 １．５～４倍，以“截取”发电机的衰减曲线，如果没 启动断路器马上动作或短时动作，电机无法正常 有提供此保护功能，则在瞬动保护设置瞬动保护 为发电机额定电流的１．５－４倍。 ④瞬时短路保护功能的脱扣电流值，设为大 于发电机额定短路电流数值，以实现安装在负载 段设备的选择性，允许在设备的电源端发生短路 时快速脱扣（与其他发电机或与其他电网并联工 作）。 ⑤对于发电机保护，相关的电气厂家提供有 专用的发电机保护断路器ＴＭＧ形式的脱扣器断路 器。 ２．２配电用低压断路器选择＿１．２１ ２．２．１应装设的保护 按照ＧＢ５００５４—２０１ １《低压配电设计规范》第 ６．１．１条规定，配电线路应装设短路保护和过负荷 保护［１１。 ２．２－２短路保护 （１）短路电流应不小于瞬动或短延时脱扣器 整定电流的１＿３倍．即灵敏系数≥１－３。 （２）当利用延时（如过载保护）脱扣器切除 短路故障（且时间不大于５ｓ）时，为了满足绝缘 导体热稳定要求。导体截面５应满足： Ｓ≥０．０１７，ｋ。 式中，，ｋ——线路末端或下级线路故障时流经本线 路的短路电流有效值。 同时需满足动稳定要求校验。 ２．２－３过负荷保护ｌ１Ｉ ４］ 按照ＧＢ５００５４—２０１ １《低压配电设计规范》第 ６－３．３条规定【 ］： ，Ｂ≤，『１≤，ｚ，且，２≤１．４５Ｉｚ 式中，， 一回路计算电流，Ａ； 一熔断器熔体额定电流或断路器额定电 １ ２一 工作。导致此种情况的原因是许多电机启动电流 倍数大于ＩＯＬ（特别是小电机可达ｌ５ ，导致磁脱 扣动作，或启动时间过长，导致热脱扣动作。 需要指出的是。配电使用的断路器热脱扣保 护是无法提供给电机的过负荷保护的，也无法替 代热继电器对电机的保护。 ２．３．１选择与整定原则 （１）分断能力，ｃｕ≥，ｋ。 （２）电动机回路设置有微机综合保护器，承担 过载、接地、不平衡等保护功能。 （３）断路器承担速断（瞬动）保护（单电脱扣 器），其整定值应满足： ①躲过电动机的起动电流．并考虑非周期分 量的影响，一般按起动电流的２．２倍整定（规范规 定２．０～２．５）。 ②在配电线路末端两相短路时，速断保护灵 敏度不小于１．３。 ２．３．２软启动保护用电器选择 对于电机的启动大量使用软启动，对于软启 动的保护采用断路器来提供保护，这也是对断路 器的误区，断路器是保护不了软启动的。原因在 于空气断路器的 比快速熔断器 有数量级差 异．也即如果发生短路，即使空气断路器动作， 软启动内的可控硅也将受损损坏。所以应使用半 导体保护快速熔断器保护可控硅。 ２．３Ｉ３配电断路器保护电缆选择 经常出现使用配电断路器来保护电缆的状况， 但对于长电缆，也在用标准的热脱扣和１０ 磁脱 扣形式将是一种误用，原因在于长电缆末端发生 短路时短路电流较小，无法达到断路器的ＩＯＬ， 磁脱扣无法脱扣，导致故障不能及时切除。此种 昌宇红：常见低压断路器选择误区浅析 状况可选择低磁脱扣的断路器如５ 或３ ，也可 选择保护发电机的ＴＭＧ形式的脱扣器断路器。还 需验证短路保护允通能量曲线： 电缆：Ｋ ≥ 以上几种情况，均是常见的断路器保护用脱 扣器型式选择有误，除上述问题外还存在大量的 其他选型问题，主要问题在于对保护对象负载性 质不了解导致。所以对负载的了解研究非常重要。 ３断路器额定电流选择误区Ｉ３］ ３．１误区１：没有严格计算，将简单累加负载容量 作为设计负载的计算电流 如设计图纸上某个回路只简单标注： “容量 ２００ｋＷ” 。保护低压断路器选择只是标注 “Ｔ１Ｎ１６０ Ｒ１００”．很明显，如果实际使用容量为 ２００ｋＷ．明显其保护低压断路器额定电流选择偏 小，如果利用系数和同时系数均为０．５时，其计算 容量为：５０ｋＷ计算电流（功率因数假设为０．８） 为５０／（１．７３２￣０．３８ｘ０．８）＝９５Ａ，选择Ｔ１Ｎ１６０ Ｒ１００ 的低压断路器比较正确。按照该线路所接负荷安 装功率，逐段计算出线路计算电流（ ），是确定导 体截面（ｓ）和断路器的长延时脱扣器整定电流 （ ）的主要依据。 ３．２误区２：低压断路器额定电流选择越大越好 很多用户认为低压断路器额定电流选择越大 越好。特别是很多家庭装修时，许多用户不按设 计的规格购买微型低压断路器，比如用２５Ａ来替 代１６Ａ，盲目增大低压断路器额定电流，是不能 有效保护配电线路的。发生过载短路等故障时， 低压断路器不动作。将造成故障扩大，甚至引发 火灾。对于低压断路器，额定电流选择需要合适， 且必须与所带的负荷特性及配电线路的截面相配 合。 ３．３误区３：低压断路器额定电流等同低压断路器 的框架值或整定值 在描述断路器时，只写明 Ａ，没有注明此 值是断路器框架额定电流值还是整定值，一般认 为是断路器额定电流值，但同样的断路器额定除 了整定值外还有脱扣器额定电流值。 断路器的框架值指的是额定持续电流值。即 制造商声明的设备可以连续工作的电流值，ｌＪ，即 断路器能长期在一定条件下Ｔ作的最大电流值。 断路器额定电流指的是断路器脱扣器上标明的电 流，ｎ，即脱扣器额定电流值。断路器的整定值指 的是保护所要设定的值。 对于微型断路器和小电流塑壳断路器来讲，断 路器额定电流往往不能改变，也是断路器的过载保 护整定值。对于大电流塑壳断路器和框架断路器， 断路器额定电流值和整定电流值是不同的。 ４短路条件下的性能参数不清楚１３１ （１）对短路分断能力额定极限短路分断能力 和额定运行短路分断能力 不知选择哪个参数 衡量。断路器额定极限短路分断能力是断路器在 相应的额定工作电压时分断两次的最大短路电流 值（Ｏ…ｔ ＣＯ ｔ＇ＣＯ顺序）。断开和闭合操作顺序后， 不再要求断路器承载其额定电流。断路器额定运 行短路分断能力是断路器在规定的额定电压（ｕｏ） 和规定的功率因数下，根据断开和闭合操作顺序 （Ｏ…ｔ ＣＯ ｔ—ＣＯ）分断三次的最大短路电流值，执 行该程序后。要求断路器承载其额定电流。这两 种分断能力其试验手段、要求和参数是有所区别 的。 额定运行短路分断能力 也是断路器的基本 技术指标，表示实际运行中断路器可以分断开多 大的短路电流，用极限短路分断能力 的百分比 来表示，一般有：５０％、７５％、１００％。 在选择用哪个参数来衡量断路器分断能力时， 一般应使用额定运行短路分断能力 来衡量断路 器分断能力。 （２）不理解额定短时耐受电流 概念。断路 器、隔离器或隔离开关的额定短时耐受电流是制 造厂规定的，在规定的试验条件下，电器能够短 时承受而不发生任何损坏的电流值。短时耐受电 流值不得小于１２倍最大额定工作电流。除非制造 厂有规定，通电持续时间应为１ｓ。对于交流，额 定短时耐受电流值是指交流分量有效值，并且认 为可能出现的最大峰值电流不会超过此有效值的ｎ 倍（系数１３．应符合《低压开关设备和控制设备总 则》ＧＢ／Ｔ１４０４８．１—２０００中的规定嘲）。 １ ３— 广州建筑ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ２０１２年第３期 ５上下级断路器选择性配合的误区 ５．１误区１：上下串联断路器额定电流达到１．６倍 就有选择性 这种观点甚至在某些电气厂家样本中有明确 的注明，以表明产品的选择性明确．产品性能优 秀。持这种观点的人混淆了断路器与普通熔断器 的区别。如果是普通熔断器是可以达到选择性的， 而断路器是无论如何达不到的。例如：塑壳断路 器框架电流１６０Ａ、额定电流１０Ａ和一个额定电流 ２５Ａ的断路器串联，发生１０ｋＡ的短路电流，可以 查某厂家样本两个断路器的瞬时动作均为５００Ａ， 发生１０ｋＡ的短路电流对于两个断路器来讲都达到 其磁脱扣阀值，而哪个断路器先动作。就无法事 先确定。 ５．２误区２：低压断路器只要满足从小到大每一级 大一个电流等级就可以满足保护选择性 这种观点很普遍，事实上如果整定值大一个 等级的断路器，它的额定电流不一定就大一个等 级．如果短路电流足够大，一样是没有选择性。 目前解决断路器选择性问题有两种办法： （１）采用电气元件厂家提供的软件来校验，如 采用某厂家的ＤＯＣ．ｗｉｎ软件，采用此软件可直接 将所需要比较的断路器曲线列到一张表格上，如 果曲线没有交叉，很明显有选择性，如需要比较 小于０．１ｓ选择性时，可比较能量选择曲线。 （２）采用电气元件厂家提供的选择性表格来校 验 ６低压断路器及低压断路器脱扣器选择要点 建议 （１）低压断路器选择要点： ①断路器的额定电流满足运行要求，要求选 择尽可能低的额定电流。 ②脱扣特性与保护的负载特性相匹配，要求 正常工作时断路器不动作。 ③满足过载保护条件，验证保护在过载设定 时间动作。 ④满足短路保护条件，验证分断能力，验证 热稳定和动稳定。 一１４一 ⑤满足间接接触电击保护，验证在接地系统 规定时间内自动切断电源。 ⑥考虑环境温度降容，安装壳体内断路器周 边温度及断路器安装相对位置对散热的影响 ⑦上下级之间保护协调配合，验证选择性或 后备保护配合。 （２）低压断路器脱扣器型式选择要点： ①满足设备基本保护功能需求：过载保护： 短路保护；间接接触电击保护。 ②满足上下级保护配合要求：选择性保护： 后备保护。 ③满足其他功能要求：相不平衡保护；过热 保护；过电压／欠电压／剩余电压保护；逆功率保 护；欠功率保护。 ７结语 本文阐述了常见的对低压断路器选择的误区， 但对于低压断路器选择的误区远不止这些，究其 原因主要是对保护对象的研究和低压断路器的选 择不了解，缺乏实际工作经验，或与生产元件厂 家沟通了解不足造成。实际工作中，通过认真研 究设计规范和生产元件厂家样本，多付诸实践， 对于低压断路器选择将会越来越熟练，误区也将 越来越少。 参考文献 ［１１ ＧＢ ５００５４－２０１ １低压配电设计规范Ｉｓ１，２０１ １． ｆ２１ ＧＢ １４０４８．２—２００１低压断路器设备和控制设备＿１氐压断路 器ＩＳ】，２００１． ［３】中国航空工业规划设计研究院．工业与民用配电设计手 册（第三版）【Ｍ】．北京：电力出版社，２００５． 【４】ＧＢ ５００５２—２００９供配电系统设计规范ＩＳ］，２００９ 【５】ＧＢ ５００５５—９３通用用电设备配电设计规范【ｓ】，１９９３． 【６】ＧＢ／Ｔ１４０４８．卜２０００低压开关设备和控制设备总则【Ｓ，Ｓ】 ２０００．