斷路器的選型與操作（輕鬆搞定斷路器選型和整定）

2023-09-15 04:52:20 2

斷路器的選用，應根據具體使用條件選擇使用類別，選擇額定工作電壓、額定電流、脫扣器的整定電流等參數，參照產品樣本提供的保護特性曲線選用保護特性，並需對短路特性和靈敏係數進行校驗。

（1）框架式斷路器（ACB）

框架斷路器也稱為萬能式斷路器，其所有零件都裝在一個絕緣的金屬框架內，常為開啟式，可裝設多種附件，更換觸頭和部件較為方便，多用在電源端總開關。過電流脫扣器有電磁式，電子式和智能式脫扣器等幾種。斷路器具有長延時、短延時、瞬時及接地故障四段保護，每種保護整定值均根據其殼架等級在一定範圍內調整。

塑殼式斷路器也被稱為裝置式斷路器，其接地線端子外觸頭、滅弧室、脫扣器和操作機構等都裝在一個塑料外殼內。輔助觸點，欠電壓脫扣器以及分勵脫扣器等多採用模塊化，結構非常緊湊，一般不考慮維修，適用於作支路的保護開關。塑殼斷路器通常含有熱磁跳脫單元，而大型號的塑殼斷路器會配備固態跳脫傳感器。

塑殼式斷路器過電流脫扣器有電磁式和電子式兩種，一般電磁式塑殼斷路器為非選擇性斷路器，僅有長延時及瞬時兩種保護方式；電子式塑殼斷路器有長延時、短延時、瞬時和接地故障四種保護功能。部分電子式塑殼斷路器新推出的產品還帶有區域選擇性連鎖功能。

塑殼式斷路器一般用於配電饋線控制和保護，小型配電變壓器的低壓側出線總開關，動力配電終端控制，也可用於各種生產機械的電源開關。

（3）微型斷路器（MCB）

微型斷路器是建築電氣終端配電裝置引中使用最廣泛的一種終端保護電器。用於125A以下的單相、三相的短路、過載、過壓等保護，包括單極1P，二極2P、三極3P、四極4P四種。

微型斷路器由操作機構、觸點、保護裝置(各種脫扣器)、滅弧系統等組成。其主觸點是靠手動操作或電動合閘的。主觸點閉合後，自由脫扣機構將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯，欠電壓脫扣器的線圈和電源並聯。

在民用建築電氣設計中，微型斷路器主要用於線路的過載、短路、過電流、失壓、欠壓、接地、漏電、雙電源自動切換及電動機的不頻繁起動時的保護、操作等用途。

（1）額定工作電壓Ue

額定工作電壓是指斷路器的標稱電壓，在規定的正常使用和性能條件下，能夠連續運行的電壓。

我國規定在220kV及以下電壓等級，系統額定電壓的1.15倍即為最高工作電壓；330kV及以上電壓等級是以額定電壓的1.1倍作為最高工作電壓。斷路器能在系統最高工作電壓下保持絕緣，並能按規定的條件進行關合與開斷。

（2）額定電流In

額定電流是指在環境溫度為40℃以下，脫扣器能長期通過的電流。對帶可調式脫扣器的斷路器來說，則為脫扣器可長期通過的最大電流。

當使用在環境溫度超過40℃，但不高於60℃時，允許降低負荷長期工作。

（3）過載脫扣器電流整定值Ir

電流超過脫扣器電流整定值Ir，斷路器延時跳閘。它還代表著斷路器不跳閘時所能承受的最大電流。該值必須大於最大負載電流Ib，但是小於線路所允許的最大電流Iz。

熱脫口繼電器Ir通常可在0.7～1.0In範圍內調整，但是如果使用電子設備，其調整範圍會更大，通常為0.4～1.0In。對於配有不可調過電流脫口繼電器的斷路器，Ir=In。

（4）短路脫扣器電流整定值Im

短路脫扣繼電器（瞬時或短延時）用於高故障電流值出現時，使斷路器快速跳閘，其跳閘閾值為Im。

（5）額定短時間耐受電流Icw

指在約定的時間內允許通過的電流值。該電流值在約定的時間內通過導體，不會因過熱而引起導體的損壞。

（6）分斷能力

斷路器的分斷能力是指該斷路器安全切斷故障電流的能力，與其額定電流無必然聯繫目，前有36KA、50KA等規格。一般分為極限短路分斷能力Icu和運行短路分斷能力Ics。

首先根據用途選擇斷路器的型式及極數； 根據最大工作電流選擇斷路器的額定電流；根據需要選擇脫扣器的類型、附件的種類和規格。具體要求如下：

（01）斷路器的額定工作電壓≥線路額定電壓

（02）斷路器的額定短路通斷能力≥線路計算負載電流

（03）斷路器的額定短路通斷能力≥線路中可能出現的最大短路電流（一般按有效值計算）

（04）線路末端單相對地短路電流≥1.25倍斷路器瞬時（或短延時）脫扣整定電流

（05）斷路器欠壓脫扣器額定電壓等於線路額定電壓

（06）斷路器的分勵脫扣器額定電壓等於控制電源電壓

（07）電動傳動機構的額定工作電壓等於控制電源電壓

（08）斷路器用於照明電路時，電磁脫扣器的瞬時整定電流一般取負載電流的6倍

（09）採取斷路器作為單臺電動機的短路保護時，瞬時脫扣器的整定電流為電動機啟動電流的1.35倍（DW系列斷路器）或1.7倍（DZ系列斷路器）

（10）採用斷路器作為多臺電動機的短路保護時，瞬時脫扣器的整定電流為1.3倍最大一臺電動機的啟動電流再加上其餘電動機的工作電流

（11）採用斷路器作為配電變壓器低壓側總開關時，其分斷能力應大於變壓器低壓側的短路電流值，脫扣器的額定電流不應小於變壓器的額定電流，短路保護的整定電流一般為變壓器額定電流的6-10倍；過載保護的的整定電流等於變壓器的額定電流

（12）初步選定斷路器的類型和等級後，還要與上、下級開關的保護特性進行配合，以免越級跳閘，擴大事故範圍

斷路器的選擇性

在配電系統中用的斷路器按其保護性能可分為，選擇性和非選擇性兩類。選擇性低壓斷路器，有兩段保護和三段保護兩種。其中瞬時特性和短延時特性適用於短路動作，而長延時特性適用於過載保護。非選擇性斷路器，一般為瞬時動作，只做短路保護用。也有的為長延時動作，只做過負荷保護用。 在配電系統中，如果上一級斷路器採用選擇性斷路器，下一級斷路器採用非選擇性斷路器或選擇性斷路器，主要是利用短延時脫扣器的延時動作或延時動作時間的不同，以獲得選擇性。通過上一級斷路器的延時動作時，請注意以下幾點問題：

（1）無論下一級是選擇性斷路器還是非選擇性斷路器，上一級斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流一般不得小於下一級斷路器出線端的最大三相短路電流的1.1倍。

（2）如果下一級是非選擇性斷路器，為防止在下一級斷路器所保護迴路發生短路電流時，因這一級瞬時動作靈敏度不夠，而使上一級短延時過電流脫扣器首先動作，使其失去選擇性。一般上一級斷路器的短延時過電流脫扣器的整定電流不小於下一級瞬時過電流脫扣器的1.2倍。

（3）如果下一級也是選擇性斷路器，為保證選擇性，上一級斷路器的短延時動作時間至少比下一級斷路器的短延時動作時間長0.1s。 一般來說，要保證上下兩級低壓斷路器之間選擇性動作，上一級斷路器宜選擇帶短延時的過流脫扣器，而且其動作電流要大於下一級過流脫扣器動作電流一級以上，至少上一級的動作電流Iop.1不小於下一級動作電流Iop.2的1.2倍，即Iop1≥1.2Iop.2。

在配電系統的設計中，斷路器的上下兩級之間的選擇性配合，必須具有「選擇性、快速性和靈敏性」。

選擇性則與上下兩級斷路器之間的配合有關，而快速性和靈敏性分別與保護電器本身特點和線路運行方式有關。

上下兩級斷路器配合得當，則能有選擇地將故障迴路切除，保證配電系統的其它無故障迴路繼續正常工作。反之，則影響配電系統的可靠性。

級聯保護是斷路器限流特性的具體應用，其主要原理是利用上級斷路器的限流作用，在選擇下級斷路器時，可選擇分斷能力較低的斷路器，以達到降低成本節約費用的目的。 上級的限流型斷路器QF1能分斷其安裝處的最大預期短路電流，由於配電系統中上下級的斷路器為串聯安裝，當下級，斷路器QF2出口處發生短路時，該短路電流由於上級斷路器QF1的限流作用而使其實際值遠小於該處的預期短路電流，也就是說，下級斷路器QF2的分斷能力在上級斷路器QF1幫助下大大增強，超過了其額定分斷能力。這種級聯保護也是有一定的條件，譬如鄰近的迴路不能有重要負載(因為一旦QF1跳閘QF3迴路也停電)，同時QF1的瞬動整定值與QF2的瞬動整定值也要匹配得當等。級聯數據只能由實驗測定，上下級斷路器的配合選擇也只能由斷路器製造商提供確定。

為了保證斷路器的瞬時或短延時過流脫扣器在系統最小運行方式下，在其保護範圍內發生最輕微的短路故障時能可靠動作。斷路器保護的靈敏度必須滿足《低壓配電設計規範》 (CB50054-95)規定其靈敏度應不小於1.3，即Sp=lk.min/Iop≥1.3。式中，lop為瞬時或短延時過流脫扣器的動作電流，Ik.Min為斷路器保護的線路末端在系統最小運行方式下的單相短路電流或兩相短路電流，Sp為斷路器的靈敏度。

在選用斷路器時，還應注意對其靈敏度的校驗，對於同時具有短延時和瞬時過電流脫扣器的選擇性斷路器，只需要校驗短延時過電流脫扣器的動作靈敏度，不需要校驗瞬時過電流脫扣器動作的靈敏度。

（1）瞬時過電流脫扣器動作電流的整定

斷路器所保護的對象中，有某些電器設備，這些電器設備在啟動過程中，會在短時間內產生數倍於其額定電流的高峰值電流，從而使斷路器在短時間內承受較大的尖峰電流。瞬時過電流脫扣器的動作電流lop(o)必須躲過線路的尖峰電流Ipk，即Iop(o)≥Krel·Ipk。式中，Krel為可靠係數。在選用斷路器時，應注意使斷路器的瞬時過電流脫扣器的整定電流躲過尖峰電流，以免引起斷路器的誤動作。

（2）短延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定

短延時過流脫扣器的動作電流lop(s)，也應躲過線路的尖峰電流Ipk，即Iop(s)≥Krel·Ipk。式中，Krel為可靠係數。短延時過流脫扣器的動作時間一般分0.2s、0.4s和0.6s三種，按前後保護裝置的保護選擇性來確定，應使前一級保護的動作時間比後一級保護的動作時間長一個時間級差。

（3）長延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定

長延時過流脫扣器主要是用來保護過負荷，因此其動作電流Iop(l)只需要躲過線路的最大負荷電流即計算電流I30，即Iop(l)≥Krel·I30。式中，Krel為可靠係數。長延時過流脫扣器的動作時間應躲過允許短時過負荷的持續時間，以免引起低壓斷路器的誤動作。

（4）過流脫扣器的動作電流與被保護線路的配合要求

為了不致線路因出現過負荷或短路引起絕緣線纜過熱受損甚至失火，而其斷路器不跳閘事故的發生，斷路器過流脫扣器的動作電流lop應符合公式的要求，lop≤Kol·Ial。式中，Ial為絕緣線纜的允許載流量；Kol為絕緣線纜的允許短時過負荷係數，對瞬時和短延時過流脫扣器，一般取4.5;對長延時過流脫扣器，做短路保護時取1.1，只做過負荷保護時取1。 如果不滿足以上配合要求，則應改選脫扣器動作電流，或適當加粗導線或電纜線的截面積。