施耐德官方培训02-低压断路器与自动转换开关的选择应用_V101讲解

1、第二章 低压断路器与自动转换开关 的选择应用 1. 分类 2. 基本特性 3. 选择要求 低压断路器的选择应用 4. 保护整定 3 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 低压断路器的分类 按照设计型式分为： 空气断路器、塑壳断路器、小型断路器 按照使用类别分为： A类:在短路情况下，选择性保护无人为短延时，因而无Icw B类:在短路情况下，选择性保护有人为短延时（可调节）， 有Icw 按照是否适合隔离分为： 适合隔离 不适合隔离 4 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xil

2、iang 201503 空气断路器 (ACB) 需要高额定电流、高短路分断能力和高短时耐受能力 符合 GB14048.2 (idt IEC 60947-2) 例如：Masterpact MT, MVS 电流范围 400A 至 6300A, Icu = Ics = Icw， 最高达150 kA 可与下级实现完全选择性 5 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 塑壳断路器 (MCCB) 需要限流特性，可与上下级实现良好的选择性配合 符合 GB14048.2 (idt IEC 60947-2) 例如：Compact NSX,

3、EasyPact CVS 电流范围 16A 至 630A Icu = Ics ，最高可达150 kA 有卓越的限流特性，可实现电流和能量的选择性 6 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 小型断路器 (MCB) 模块化，有限流作用和长寿命 符合 GB10963 (idt IEC 60898) 例如： iC65，iDPN, 电流范围 1A 至 125A , Icn， 25 kA 以下, 三级限流，具有长寿命，并可实现良好的选择性 7 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xili

4、ang 201503 低压断路器的基本特性 额定工作电压 Ue 额定电流 In 壳架电流额定值 Irq 过载保护脱扣电流整定值 Ir 短路保护脱扣电流整定值 Im 额定短时间耐受电流 Icw : 指在约定时间内允许通过的电流值， 该电流值在相应的时间通过导体，不会因过热而引起导体的损坏 Icw: In 2500A, Icw取12In与5kA中的较大者 In 2500A, Icw30KA 8 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 低压断路器的基本特性（续） 分断能力（在交流情况下用交流分量的有效值来表示）： Icu:额定极

5、限短路分断能力. Test=O-CO Ics:额定运行短路分断能力. Test=O-CO-CO 9 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 有两种型式的脱扣器: 热磁式脱扣器（电磁式） 电子式脱扣器 两种脱扣器用于相同的主要功能: 构成过流保护 使电流过载的回路断开 脱扣器 热磁脱扣器电子脱扣器 热保护过载保护 长延时 磁保护短路保护短延时 瞬时 脱扣器的型式 10 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 脱扣曲线脱扣曲线 热脱扣热脱扣 Ir（过载保护

6、）（过载保护） 随着过载电流的持续，双金属随着过载电流的持续，双金属 片受热弯曲，触发脱扣片受热弯曲，触发脱扣 热磁式脱扣器热磁式脱扣器 热脱扣热脱扣 磁脱扣磁脱扣 t I IrIm F F 磁脱扣磁脱扣 Im（短路保护）（短路保护） 利用电磁铁原理触发脱扣利用电磁铁原理触发脱扣 11 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 电子式脱扣器电子式脱扣器 脱扣曲线脱扣曲线工作原理工作原理 t IIrIsdIi 长延时长延时 短延时短延时 瞬时瞬时 脱扣线圈脱扣线圈脱扣器脱扣器 CT 信号信号 处理处理 比较比较 判断判断 电流

7、互感器电流互感器 tr tsd 12 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 热磁式断路器保护特性曲线简图热磁式断路器保护特性曲线简图 电子式断路器保护特性曲线简图电子式断路器保护特性曲线简图 Ir : 过载 (热或长延时) 继电器脱扣电流设定值 Im : 短路 (磁或短延时) 继电器脱扣电流设定值 Ii : 短路瞬动继电器脱扣电流设定值 Icu : 分断能力 t (s) lrlmIcu I (A) t (s) lrlmIcu I (A) li 两段保护两段保护 三段保护三段保护 热磁式和电子式保护曲线之间的差别 13 S

8、chneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 终端配电箱 楼内配电间 公用电 主配电柜 分配电柜 一级配电 二级配电 三级配电 低压配电系统与断路器选择 14 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 低压断路器选择的一般要求 按正常工作条件选择 额定电压 (Ue) Ue Un 额定电流 (In) Irq In Ij 保护特性 线路、电动机、发电机 按短路工作条件选择 短时耐受电流 Icw 短路分断能力 Ics (Icu) Iscmax 按使用环境条件选择 多尘

9、环境 腐蚀环境 高原地区 热带地区 特殊场所 断路器极数 三极，四极 安装方式 固定式、插入式、抽屉式 15 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 根据根据IEC60364- 465.1.5的规定，正常供电电源与备的规定，正常供电电源与备 用发电机之间的转换开关应采用四极开关用发电机之间的转换开关应采用四极开关 带漏电保护的双电源转换开关应采用四极开关带漏电保护的双电源转换开关应采用四极开关 不同接地系统间的电源切换开关应采用四极开关不同接地系统间的电源切换开关应采用四极开关 TN-C系统严禁采用四极开关系统严禁采用四极

10、开关 TN-S系统一般不需要设四极开关系统一般不需要设四极开关 TT系统的电源进线开关应采用四极开关系统的电源进线开关应采用四极开关 IT系统中当有中性线时应采用四极开关系统中当有中性线时应采用四极开关 四极断路器的选择应用四极断路器的选择应用 16 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 根据低压配电设计规范GB50054-2011 过载保护电器的动作特性应满足下列公式的要求： 根据低压开关设备和控制设备：断路器GB14048.2-2008 可得过载保护整定要求： 过载保护整定 zrnB IIII)( IB回路计算电流

11、In断路器额定电流 Ir断路器整定电流 I2断路器约定脱扣电流 Iz 导体允许持续载流量 z II45. 1 2 r II3 . 1 2 zrB III 17 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 根据低压配电设计规范GB50054-2011 被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整 定电流的1.3倍，即： 短路保护整定 di II 3 . 1 Ii断路器瞬时脱扣器整定电流 Isd断路器短延时脱扣器整定电流 Id被保护线路末端的短路电流 dsd II3 . 1 18 Schneider Elect

12、ric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 短延时整定电流应躲过短时间出现的负荷尖峰电流 瞬时整定电流应躲过配电线路的尖峰电流 正常工作和设备起动时断路器不应动作 )1( nBqMsd IIKI ) 1( nBqMi IIKI IqM线路中最大一台电动机的起动电流，约为额定电流的 67倍 IqM线路中最大一台电动机全起动电流，约为 IqM 的 2倍 IB(n-1)除最大单台电动机外的线路计算电流 K可靠系数，可取 1.2 19 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 Ib: 线路的计算

13、负荷电流线路的计算负荷电流 Id: 线路末端最小接地故障电流线路末端最小接地故障电流 Ir: 长延时整定电流长延时整定电流 Isd: 短延时整定电流短延时整定电流 Ii: 瞬时整定电流瞬时整定电流 Ig: 接地故障保护整定电流接地故障保护整定电流 1.3 Isd Id 1.3 Ii Id 1.3 Ig Id Ir Ib Micrologic 保护电流的整定保护电流的整定 20 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 tr = 0.524 s tsd = tsd下级 下级+ t tg = tg下级 下级+ t I2t = o

14、n / off I2t = on / off Micrologic 延时时间的整定延时时间的整定 tr: 长延时整定时间长延时整定时间 tsd: 短延时整定时间短延时整定时间 tg: 接地故障保护整定时间接地故障保护整定时间 t:上下级断路器动作时间差上下级断路器动作时间差, 0.10.2 S 21 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 变压器及主断路器型号参数如图，工作电流变压器及主断路器型号参数如图，工作电流 Ib=1804A ，Ik3=30 kA，Id=15 kA 要求：要求： 给给出出三段保护整定值三段保护整定值

15、; 考虑与下级出线断路器的选择性配合考虑与下级出线断路器的选择性配合 MT25H1+ MIC5.0A SCB10-1250, 10/0.4kV, Uk=6% Ik3=30kA Id=15kA In=2500A IrIb，Ir 取取0.8In=2000A tr=816s 1.3 Isd Id，Isd 取取5Ir=10kA，tsd=0.4s Ii 可取最大值可取最大值 9In 1.3x9xIn=29.25KA 30KA Micrologic 控制单元的整定练习控制单元的整定练习 22 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 三

16、段式保护（三段式保护（MIC5.0, 五个值可调）五个值可调） 长延时保护长延时保护 Ib Ir Iz，tr= 0.516 s 短路短延时保护短路短延时保护 1.3 Isd Id，tsd = 00.4 s ( I2t = on / off ) 短路瞬时保护短路瞬时保护 1.3 Ii Id 注意验证与上下级断路器的选择性配合注意验证与上下级断路器的选择性配合 NSX 电子脱扣单元的保护设定电子脱扣单元的保护设定 23 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 NSX 热磁脱扣单元的保护整定热磁脱扣单元的保护整定 两段式保护两段

17、式保护 热保护热保护 Ib Ir Iz 磁保护磁保护 1.3 Im Id 注意验证与上下级断路器的选择性配合注意验证与上下级断路器的选择性配合 24 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 某主配电柜的出线回路某主配电柜的出线回路A，各计算值如下：，各计算值如下： Ib=185A ，Ik3=28 kA，Id=10 kA 要求：要求： 给给出出三段保护整定值三段保护整定值; 考虑与下级出线断路器的选择性配合考虑与下级出线断路器的选择性配合 NSX250N MIC5.2A 250 In=250A IrIb，Ir 取取 0.8I

18、n=200A， tr=16s 1.3 Isd Id，Isd 取取5Ir=1 kA，tsd=0.2s Ii 可取最大值可取最大值 12 x In=3kA NSX 脱扣单元的整定练习脱扣单元的整定练习 信 A 1. TSE的定义和分类 2. ATSE的选择应用 自动转换开关的选择应用 26 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSE的定义的定义 适用于额定电压交流不超过适用于额定电压交流不超过1000V或直流不超过或直流不超过1500V的转的转 换开关电器换开关电器(TSE)，TSE用于在转换过程中中断对负载供电用于在转换

19、过程中中断对负载供电 的电源系统的电源系统 转换开关（转换开关（TSE）定义）定义- 有一个或多个开关设备构成的电器，有一个或多个开关设备构成的电器， 该电器用于从一路电源断开负载电路并连接至另外一路电源该电器用于从一路电源断开负载电路并连接至另外一路电源 上。上。 27 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSE的分类的分类 转换开关可以根据下列方式分类转换开关可以根据下列方式分类 控制转换方式控制转换方式 手动操作转换开关电器(MTSE) 遥控操作转换开关电器(RTSE) 自动操作转换开关电器(ATSE) 短路能力

20、短路能力 PC级：能够接通和承载，但不用于分断短路电流的TSE CB级： 配备过电流脱扣器的TSE，它的主触头能够接通并 用于分断短路电流 CC级：能够接通和承载，但不用于分断短路电流的TSE。该TSE主要满足 GB14048.4要求的电器构成。国内市场上几乎已经不存在了！ CB级级 PC级级 28 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSE分类分类 按照结构形式按照结构形式 派生式：其主体部分电器满足GB14048系列其他产品标准要求的TSE 专用式：其主体部分电器不满足GB14048系列其他产品标准要求的TSE 按

21、主触头位置按主触头位置 三位置TSE：具备常用位置、备用位置及断开位置等三个位置的TSE 两位置TSE：仅具备常用位置及备用位置，但无断开位置的TSE 29 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSE分类分类 按电流性质不同按电流性质不同 交流转换：用于交流供电系统的TSE（AC类TSE) 直流转换：用于直流供电系统的TSE（DC类TSE) 按特殊功能需求按特殊功能需求 并联切换：具备同期检测可以实现先合后分不断电转换的TSE（CTSE） 旁路切换：具备旁路隔离功能的TSE（BTSE：SBTSE及DBTSE） 中性线过

22、度切换：具备先合后分切换的TSE（OLTSE） 30 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSE组成组成 执行 单元 通断主回路 具备短路能力 驱动 单元 自动/手动驱动执行单 元通断主回路 传动机构 控制 单元 实时检测电源偏差 发出指令给驱动单元 ATSE 31 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSE的执行单元的执行单元 CB级级TSE的执行单元的执行单元 MCB：微型断路器（100A及以下，主要为63A壳体）满足GB14048.2要求

23、 MCCB：塑料外壳式断路器（壳架电流从100A至1600A）满足GB14048.2要求 ACB：框架式（空气式）断路器（壳架电流从400A至6300A ）满足GB14048.2要求 CPS：保护及控制开关电器（一般125A及以下）满足GB14048.9要求 32 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE的执行单元的执行单元 PC级级TSE的执行单元的执行单元 隔离开关式，满足GB14048.3的要求 单刀互投型 双刀互投型 V字型双刀互投型 满足条件的接触器，满足GB14048.4的要求 33 Schneid

24、er Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE的执行单元的执行单元 CC级级TSE的执行单元的执行单元 满足条件的接触器，满足GB14048.4的要求 允许主触头短路情况下发生熔焊，后果使用方承担 34 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE的驱动单元的驱动单元 单电机：利用电机正反转驱动TSE转换 双电机：利用电操（储能电机）机构驱动TSE转换 线性电机：利用直流线性电机驱动TSE转换 单励磁线圈：利用单励磁线圈（双向绕线式或辅助线圈反向通电）

25、驱动TSE转换 双励磁线圈：利用两个励磁线圈驱动TSE转换 可控硅：利用可控硅等电子技术驱动TSE转换（STS） 线性电机 35 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE的控制单元的控制单元 检测内容检测内容 简易型：主要失压、断相检测（一般用于末端一般性负载） 基本型：主要检测失压、断相、过压、欠压、超频、欠频等 智能型：主要检测失压、断相、过压、欠压、超频、欠频，电流，相序及三相不平衡检 测，一般可以配置通讯功能 安装方式安装方式 嵌入式安装，控制器安装在TSE本体内 面板安装，控制器安装在配电箱/柜的面板

26、上 36 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE的控制单元的控制单元 操作程序操作程序 自投自复式 自投不自复式 互为备用式 应用方式应用方式 市电市电 市电发电机 发电机发电机 37 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE常规条件选择常规条件选择 额定工作电压： AC220V/AC380V/AC690V/AC415V/AC440V/AC208V/AC110V/DC220V 额定工作电流：长延时整定电流大于等于负荷计算电流（

27、CB级）；为负荷计算电流的 1.25倍（PC级） 短路电流：额定分断电流Icn大于等于线路最大预期短路电流（CB级）；额定短时耐受 电流大于等于线路最大预期短路电流，额定短路接通电流大于等于线路最大预期短路电 流峰值（PC级） 工作频率：50Hz/60Hz 环境温度：-540/-30 /75 海拔高度：海拔2000米以下/海拔2000米以上 IP防护等级：主要是柜体的防护等级（户外或南方地区） 污染等级：需要根据使用位置选择 防爆：主要是防爆柜体 安装空间：根据能提供的安装空间选择转换开关 3防、5防：海运或沿海地区有此要求 环保要求：欧洲地区有ROSH认证需求 震动碰撞：船运或车运对此有一定

28、要求 38 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE使用类别选择使用类别选择 电流 性质 使用类别 典 型 用 途 A操作B操作 交流 AC-31AAC-31 B无感或微感负载 AC-32AAC-32B通断阻性和感性的混合负载，包括中度过载。 AC-33iAAC-33iB系统总负载包含笼型电动机及阻性负载 AC-33AAC-33 B 电动机负载或包含电动机、电阻负载和30%以下白炽 灯负载的混合负载 AC-35 AAC-35 B放电灯负载 AC-36 AAC-36 B白炽灯负载 根据负载类型选择相应使用类别的根

29、据负载类型选择相应使用类别的TSE 由于竞争的原因AC-33i以下使用类别目前不常见 使用类别越高造价越高 电动机负载最好选择AC-33的使用类别 39 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE使用类别选择使用类别选择 TSE的使用类别的试验条件的使用类别的试验条件 使 用 类 别 接 通 与 分 断 试 验 条 件 I/IeUr/UeCOSa通电时间 s 交 流 AC-31A AC-31B1.51.050.800.05 AC-32A AC-32B3.01.050.650.05 AC-33iA AC-33iB6

30、1.050.50.05 AC-33A AC-33B101.05 0.45 100A h 0.05 AC-35A AC-35B3.01.050.500.05 AC-36A AC-36B1.51.05d0.05 40 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE使用类别选择使用类别选择 A指频繁操作，指频繁操作，B指不频繁操作指不频繁操作 下表所列为验证短路与接通能力的次数下表所列为验证短路与接通能力的次数-2500A以上以上A/B没有区别没有区别 额定工作电流Ie/AA操作循环次数B操作循环次数 0Ie1600501

31、2 1600Ie2500255 2500PC级级ATSE 线路造价：线路造价：2个隔离开关个隔离开关+CB级级ATSE2个断路器个断路器+PC级级TSE 对于照明回路从经济上分析，应该采用对于照明回路从经济上分析，应该采用CB级转换开关级转换开关 加装断路器后，PC级造价低廉？ 44 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE极数选择极数选择 同一个接地系统同一个接地系统 上端有漏电保护时，三线四线选上端有漏电保护时，三线四线选4极，单相供电选极，单相供电选2极极 TN-C系统严禁采用系统严禁采用4极极 IT接地

32、系统当引出中性线时，接地系统当引出中性线时，三线四线选三线四线选4极，单相供电选极，单相供电选2极；不引出中性线极；不引出中性线 选选3极极 TN-S/TN-C-S系统在有总等电位连接时，一般不需要选择系统在有总等电位连接时，一般不需要选择4极极 TN-S/TN-C-S系统进线端有漏电或接地故障保护时，不宜选择系统进线端有漏电或接地故障保护时，不宜选择3极极TSE 电网和发电机共用接地时，电网和发电机共用接地时，进线端有漏电或接地故障保护时，不宜选择进线端有漏电或接地故障保护时，不宜选择3极极 TSE；否则；否则3机、机、4极均可极均可 不同接地系统不同接地系统 电网对发电机，应选择电网对发电

33、机，应选择4极极 电网对电网，三线四线选电网对电网，三线四线选4极，单相供电选极，单相供电选2极极 数据中心要求具备中性线重叠切换的数据中心要求具备中性线重叠切换的TSE 45 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE操作程序选择操作程序选择 自投自复自投自复 电网对发电机（商建、住宅类项电网对发电机（商建、住宅类项 目）目） 无特殊需求的场所无特殊需求的场所 自投不自复自投不自复 不允许有二次断电的场所（会议不允许有二次断电的场所（会议 中心、体育场馆）中心、体育场馆） 二次断电会带来恐慌（电梯）二次断电会带

34、来恐慌（电梯） 互为备用互为备用 不用区分主次电源时不用区分主次电源时 季节性选择供电时（自由择主）季节性选择供电时（自由择主） 46 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE转换时间选择转换时间选择 触头转换时间触头转换时间 contact transfer time - 测定从第一组主触头断开常用电源起至测定从第一组主触头断开常用电源起至 第二组主触头闭合备用电源为止的时间第二组主触头闭合备用电源为止的时间 断电时间断电时间 off-time - 在产生最长燃弧时间的条件下，从各相电弧最终熄灭的瞬间起在产生

35、最长燃弧时间的条件下，从各相电弧最终熄灭的瞬间起 至主触头闭合另一个电源的转换过程中测量的时间至主触头闭合另一个电源的转换过程中测量的时间 转换动作时间转换动作时间 operating transfer time - 测定从主电源被监测到偏差的瞬间测定从主电源被监测到偏差的瞬间 起至主触头闭合备用电源为止的时间，不包括特意引入的延时起至主触头闭合备用电源为止的时间，不包括特意引入的延时 总动作时间总动作时间 total operating time - 转换动作时间与特意引入的延时之和转换动作时间与特意引入的延时之和 常用电源分闸常用电源分闸备用电源合闸备用电源合闸转换延时转换延时电源偏差电源

36、偏差/ /判断延时判断延时 触头转换时间触头转换时间 转换动作时间转换动作时间 断电时间断电时间 总动作时间总动作时间 47 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE转换时间选择转换时间选择 针对负载断电时间划分类五类负载类型针对负载断电时间划分类五类负载类型 负荷等级负荷等级断电时间断电时间解决方法解决方法ATSE对应产品对应产品 0级级0sATSE+UPS15级以下级以下 0.15级级0.15sATSE+UPS15级以下级以下 0.5级级0-500msATSE+UPS/ATSE0.5级级 15级级500ms

37、- 1.5s ATSE15级以下级以下 15级以上级以上1.5s以上以上ATSE/RTSE/MTSE 行业负荷划分行业负荷划分 通信和数据机房通信和数据机房-0/0.5级级 电力电力-0.5/15级级 轨道交通轨道交通-0/0.5/15级级 电子厂房和公建电子厂房和公建-15级级/15级以上级以上 医疗医疗- 0/0.5级级 48 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETSE转换时间选择转换时间选择 转换时间必须小于负荷允许的最小断电时间转换时间必须小于负荷允许的最小断电时间 电动机负载要考虑反电动势影响电动机负载

38、要考虑反电动势影响 气体放电灯熄灭重燃时间气体放电灯熄灭重燃时间 根据电源选择根据电源选择 发电机起动时间发电机起动时间10s UPS 0s起动起动 EPS 200ms起动起动 考虑系统配合考虑系统配合 和中压备自投配合和中压备自投配合 上下级转换开关配合上下级转换开关配合 级差最小为级差最小为0.5s（供电局给出的数据）（供电局给出的数据） 在在1.5倍常量下，电压会衰减到标称倍常量下，电压会衰减到标称 的的 22%； 在在30%的标称电压下可以安全转换的标称电压下可以安全转换 ATSE2 负荷负荷 1电源2电源 切换时间1.5-3s ATSE1 G 负荷 49 Schneider Electric - LVFDI training Chen Xiliang 201503 TSETS