低压断路器及选型(3)

而产生的电弧，对短路电流相当于一附加阻抗，从而限制了短路电流，因而可降低对下级断路器分断能力的要求，亦即允许使用分断能力低于预期短路电流的下级断路器。既保护可靠，又降低成本。 2.3 限流的实现 2.3.1 电动力限流

这是最常用的限流方法。设计断路器中电流的u形路径、适当的触头臂长，使短路电流未达到预期峰值时，产生的电动力已能克服触头弹簧反力，而将动触头斥开。电动力为

2

F∞2IL／H

式中I为电流；L为U形臂长；H为两臂间距离。

须注意的是，电动力是“双刃剑”，设计不良，会造成触头接触不良或损坏结构件。 2.3.2 机械结构限流

从机构设计上实现当一定过载时，使动触头强行断开的结构，在触动脱扣机构的同时，也在拉动动触头加速脱扣。 2.3.3 灭弧限流

设计断路器有良好的灭弧能力是有效的限流方法。分断大电流时，应使触头问尽早形成电弧电压，且能尽快地灭弧，也就实现了限流。燃弧时的等效电路如图7所示。

图7 燃弧时的等效电路

按此等效电路，方程为

E=IhR+Uh+Ldlh／dt (1)

式中：E为电源电压；Ih为电弧电流；Uh为电弧电压；L为线路电感；R为线路电阻。

由于L》R，则式(1)简化成 dIh／dt=(E-Uh)/L

可知:当Uh0,电弧在增强。当Uh>E时，dIh／dt<0,电弧减弱。所以,欲使电弧熄灭，就要尽快提高电弧电压。采取提高动触头分闸速度、加引弧片、磁吹、气吹、加产气片、加隔弧栅片、用双断点、以至利用电弧产生的高温气体膨胀压力加速触头运动等技术,都是为此目的的措施。

在限流方面,我公司规定变压器二次断路器只作为负荷开关使用,不设保护,这样在选择断路器时就不能考虑上级断路器的级联和限流作用。这就产生了几个问题,就是没有了上级断路器的限流作用,各配出断路器必须按Ics或Icw（带延时保护的）满足安装地点预期短路电流考虑；各配出断路器保护整定必须与变压器一次过流保护配合；如果把变压器二次断路器只作为负荷开关使用,还不如直接选择同规格的负荷开关，省去了保护部分可省下不少投资。另外在选择电动机断路器时还应考虑是两元件还是三元件，我们厂一般都是三元件方式。两元件方式,断路器即作为过载保护又作为短路保护,应选择至少两段保护式才能满足要求,而三元件方式,因为有热继电器作过载保护,故可选用只有速断保护的断路器。但我倾向于三元件也选择两段以上保护的断路器,特别是对于较大电机最好选择带可调短延时断路保护的断路器,这样在与上级保护配合时比较容易些。

在过去设计和使用中，短路保护采用瞬时过电流脱扣器的居多，这就存在几个不利因素：

第一，与下级断路器的配合，只有电流选择性，没有时间选择性，因此上下级断路器配合动作的选择性相对较差；第二，对于大电动机，启动电流瞬时峰值很大，为了保证电动机的可靠启动，必须将断路器速断保护定值调的很大，如设计规范中要求的2～2.5倍启动电流，这样就使本级保护与上级保护很难配合；第三，低压侧出线断路器一般选用塑壳断路器，不同品牌的塑壳断路器其热磁脱扣器的瞬时整定倍数，有的可调(如ABB及施耐德的STR53UE)，有的不可调(如施耐德中的STR22SE／STR22GE／STR23SE)，电子脱扣器的瞬时(或短延时)整定倍数也是如此。如果整定倍数不可调,对整定校验单相短路电流的可靠性不利。

下面来分析单相短路电流与断路器过电流脱扣器整定电流的关系： 根据GB 50054-1995《低压配电设计规范》第4．2．3条有

Idd1≥ 1.3Idzj

式中Idd1为线路末端单相短路电流,A；

Idzj为出线断路器瞬时(或短延时)过电流脱扣器动作电流,A。 Idzj=KqIr

式中 Kq为出线断路器瞬时(或短延时)脱扣器整定倍数； Ir为出线断路器长延时过电流整定电流。

当瞬动倍数越大,Idzj越大,要求线路末端单相短路电流就越大

式中XΦP为出线回路的相保电抗，RΦP为出线回路的相保电阻。

如果出线回路线路较长,且电缆截面较小,则Idd1较小,当发生单相短路时,因不满足Idd1≥1.3Idzj 出线断路器拒动,就起不到保护作用。解决的办法有两个：第一,增大电缆截面,由于电缆截面增大,引起敷设钢管或电缆桥架增大及荷载增大,最终导致投资增大；第二，选用整定倍数可调的断路器来减小整定倍数,当然必须满足断路器的瞬时(或短延时)脱扣器整定电流大于线路的尖峰电流。

瞬时脱扣器整定时躲过的线路尖峰电流为：线路中起动电流最大的一台电动机的全起动电流(其值为该电动机起动电流的2～2.5倍)加上此电动机除外的线路计算电流。而短延时脱扣器整定时躲过的线路尖峰电流为：线路中起动电流最大的一台电动机的起动电流加上此电动机除外的线路计算电流。前者的电流值比后者的电流值大得多，由此看出，要做到减小脱扣器整定倍数，采用短延时脱扣器比采用瞬时脱扣器容易实现，这就是为何选用短延时过电流脱扣器的优点之一。

负载的性质不同，选用断路器的额定电流和保护特性也有差异。 １ 电灯（白炽灯）、电加热器回路

这些回路基本上是电阻负载,选用的是小型断路器（MCB）。断路器的额定电流理论上是Ｉｎ≥ＩＬ（Ｉｎ为断路器额定电流,ＩＬ为线路或电气设备的额定电流）。若Ｉｎ取≤ＩＬ，MCB可能发生误动作,所以国际上很多国家将用于白炽灯、电热回路的断路器Ｉｎ选为（１.１～１.1５）ＩＬ。

白炽灯和电热回路在通电的瞬间都可能产生闪流（由冷态电阻逐渐形成热态电阻的过程），最大闪流可达１０ＩＬ，故在选用小型断路器时应选用Ｃ型（瞬动电流整定值５～１０倍Ｉｎ）。

２ 高压汞灯、钠灯、金属卤化灯等的回路 小型断路器的Ｉｎ≥（１.２～１.４）ＩＬ水银灯等的特点是电流的畸变率（系数）达１５％,起动时,因镇流器电感因素,将产生冲击电流,但起动的时间也较长。为此,水银灯等的保护用断路器,其瞬动电流应选用Ｃ型。

2

2

３ 电动机回路

作为电动机回路直接保护的断路器可采用电动机型断路器，它的过载保护有１.２Ｉｎ、１.５Ｉｎ、７.２Ｉｎ（可返回特性），短路瞬动为１２Ｉｎ。这种断路器的额定电流Ｉｎ＝ＩＭ（ＩＭ为电动机的额定电流）。如果无法找到电动机保护型断路器，也可使用一般配电保护型断路器，但这种配电型断路器仅能作电动机的短路保护（线路的过载保护采用热继电器）。

由于这种配电型断路器无躲过电动机起动电流的可返回特性,为了避免电动机起动时断路器动作（包括电动机采用Ｙ－Δ起动器等,在起动、运转瞬间的过渡性冲击电流）,所以它的额定电流取得较高。日本有关标准（包括一些公司的产品样本介绍）规定：当电动机额定电流ＩＭ≤５０Ａ时,断路器的额定电流Ｉｎ≤３ＩＭ，当ＩＭ＞50Ａ时,Ｉｎ≤2.5ＩＭ,而瞬动电流仍取10Ｉｎ（倘额定电流不放大,则瞬动电流必须大于14ＩＭ）,断路器的额定短路分断能力≥电动机的短路电流

【参考文献】

[1] GB 14048.2-20O1低压开关设备和控制设备低压断路器 [2] GB 10963.1-2005电气附件家用及类似场所用过电流保护断路器第一部分:用于交流的断路器

[3] GB50054-2005低压配电设计规范

[4]ABB 低压塑壳断路器 技术资料及相关样本 [5] 施耐德 配电产品选型手册及相关样本

[6] 施奈德. 《低压电器应用指南》第一章 怎样选择断路器 [7] …… 此处隐藏：1269字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……