低压断路器的选择和使用

1、谈低压断路器的选择和使用2007-7-16 11:17:00网络转载供稿 收藏摘要：确定电器产品的电气间隙，必须依据低压系统的绝缘配合，而绝缘配合则是建立在瞬时过电压被限制在规定的冲击耐受电压，而系统中的电器或设备产生的瞬时过电压也必须低于电源系统规定的冲击电压。关键词：低压断路器选择使用最近几年，与不少断路器的使用者相互磋商、探讨，并在专业刊物上阅读了一些断路选用的文章，感到收益很大，但又觉得断路器的设计、制造者与它的用户之间由于沟通、交流和宣传不够，致使电器产品的用户在选择低压断路器上还存在一部分偏失。据此，笔者拟再次论述断路器的选择和应用，以期抛砖引玉、去伪存真。一.按线路预期短路电流的

2、计算来选择断路器的分断能力精确的线路预期短路电流的计算是一项极其繁琐的工作，因此便有一些误差不很大而工程上可以被接受的简捷计算方法：1.对于10/0.4KV电压等级的变压器，可以考虑高压侧的短路容量为无穷大（10KV侧的短路容量一般为200400MVA甚至更大，因此按无穷大来考虑，其误差不足10%）。2.GB50054-95低压配电设计规范的2.1.2条规定：“当短路点附近所接电动机的额定电流之和超过短路电流的1%时，应计入电动机反馈电流的影响”，若短路电流为30KA，取其1%，应是300A，电动机的总功率约在150KW，且是同时启动使用时此时计入的反馈电流应是6.5In。 3.变压器的阻抗电

3、压UK表示变压器副边短接（路），当副边达到其额定电流时，原边电压为其额定电压的百分值。因此当原边电压为额定电压时，副边电流就是它的预期短路电流。4.变压器的副边额定电流=Se/1.732U式中Se为变压器的容量（KVA），Ue为副边额定电压（空载电压），在10/0.4KV时Ue=0.4KV因此简单计算变压器的副边额定电流应是:1.44.50Se。5.按（3）对Uk的定义，副边的短路电流（三相短路）为I（3）对Uk的定义，副边的短路电流（三相短路）为I（3）=Ie/Uk，此值为交流有效值。6.在相同的变压器容量下，若是两相之间短路，则I（2）=1.732I（3）/2=0.866I（3）以上计算均

4、是变压器出线端短路时的电流值，这是最严重的短路事故。如果短路点离变压器有一定的距离，考虑到线路阻抗，短路电流将减小。例如SL7系列变压器（配导线为三芯铝线电缆），容量为200KVA，变压器出线端短路时，三相短路电流I（3）为7210A。短路点离变压器的距离为100m时，短路电流I（3）降为4740A；当变压器容量为100KVA时其出线端的短路电流为3616A。离变压器的距离为100m处短路时，短路电流为2440A。远离100m时短路电流分别为0m的65.74%和67.47%。所以，用户在设计时，应计算安装处（线路）的额定电流和该处可能出现的最大短路电流。并按以下原则选择断路器：因此，在选择断路

5、器上，不必把余量放得过大，以免造成浪费。二、断路器的极限短路分断能力和运行短路分断能力IEC947-2和GB4048.2，对断路器极限短路分断能力和运行短路分断能力作了如下的定义：断路器的额定极限短路分断能力（Icu）：按规定的试验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力；断路器的额定运行短路分断能力（Ics）：按规定的试验程序所规定的条件，包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。极限短路分断能力Icu的试验程序为OTCO。其具体试验是：把线路的电流调整到预期的短路电流值（例如380V，50KA），而试验按钮未合，被试断路器处于合闸位置，按下试验按钮，断路器通过50K

6、A短路电流，断路器立即开断（OPEN简称O）并熄灭电弧，断路器应完好，且能再合闸。T为间歇时间（休息时间），一般为3min，此时线路处于热备状态，断路器再进行一次接通（CLOSE简称C）和紧接着的开断（O）（接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动和热稳定性和动、静触头因弹跳的磨损）。此程序即为CO。断路器能完全分断，熄灭电弧，并无超出规定的损伤，就认定它的极限分断能力试验成功；断路器的运行短路分断能力（Icu）的试验程序为OTCOTCO，它比Icu的试验程序多了一次CO。经过试验，断路器能完全分断、熄灭电弧，并无超出规定的损伤，就认定它的额定进行短路分断能力试验通过。Icu和Ics短路分断试验

7、后，还要进行耐压、保护特性复校等试验。由于运行短路分断后，还要承载额定电流，所以Ics短路试验后还需增加一项温升的复测试验。Icu和Ics短路或实际考核的条件不同，后者比前者更严格、更困难，因此IEC947-2和GB14048.2确定Icu有四个或三个值，分别是25%、50%、75%和100%Icu（对A类断路器即塑壳式）或50%、75%、100%Icu（对B类断路器，即万能式或框架式）。断路器的制造厂所确定的Ics值，凡符合上述标准规定的Icu百分值都是有效的、合格的产品。万能式断路器，绝大部分都具有过载长延时、短路短延时和短路瞬动的三段保护功能，能实现选择性保护，因此大多数主干线（包括变压

8、器的出线端）都采用它作主开关，因为主干线切除故障电流后更换断路器要慎重，主干线停电要影响一大片用户，所以发生短路故障时要求两个CO，而且要求继续承载一段时间的额定电流，因此万能式断路器偏重于它的Icu值；而使用在支路上的塑壳式断路器，经过极限短路电流的分断和再次的合、分后，已完成其使命，它不再承载额定电流，可以更换新的（停电的影响较小），一般只注重其Ics值。但是，无论是万能式或塑壳式断路器，都有必须具备Icu和Ics这两个重要的技术指标。只有Ics值在两类断路器上表现略有不同，塑壳式的最小允许Ics可以是25%Icu，万能式最小允许Ics是50%Icu，有些断路器应用的设计人员，按其所计算的

9、线路预期短路电流选择断路器时，以断路器的额定运行短路分断能力来衡量，由此判定某种断路器（此断路器的极限短路能力大于线路预期短路电流，而运行短路分断能力则低于计算电流）为不合格。这是一个误解。三、断路器的电气间隙与爬电距离确定电器产品的电气间隙，必须依据低压系统的绝缘配合，而绝缘配合则是建立在瞬时过电压被限制在规定的冲击耐受电压，而系统中的电器或设备产生的瞬时过电压也必须低于电源系统规定的冲击电压。因此：1.电器的额定绝缘电压应电源系统的额定电压2.电器的额定冲击耐受电压应电源系统的额定冲击耐受电压3.电器产生的瞬态过电压应电源系统的额定冲击耐受电压。基于以上三原则，电器的额定冲击耐受电压（优先

10、值）Uimp就与电源系统的相对地电压和电器的安装类别等有很大的关系：相对地电压值越大，安装类别越高分为I（信号水平级）、（负载水平级）、（配电水平级）、（电源水平级），要求额定冲击耐受电压就越大。例如相对地电压为220V，安装类别为时，Uimp为4.0KV，要是安装类别为，Uimp为6.0KV。一般塑壳式断路器的Uimp为6.0KV污染等级3级或4级，其最小的电气间隙是5.5mm。而产品的实际的电气间隙，都大于5.5mm。关于爬电距离，GB/T14048.1低压开关设备与控制设备总则规定：电器（产品）的最小爬电距离与额定绝缘电压（或实际工作电压）、电器产品使用场所的污染等级以及?例如：额定绝缘

11、电压为660（690）V，污染等级为3，产品使用的绝缘材料组别为a（175cti400，CTI为绝缘材料的漏电起痕指数，最小爬电距离为10mm。一般塑壳式断路器的爬电距离都大大超过规定的数值。综上所述，如果电器产品的电气间隙和爬电距离，达到绝缘配合要求，就不会因为外来过电压或线路设备本身的操作过电压造成设备的介质电击穿。GB7251.1-1997低压成套开关设备和控制设备第一部分：型式试验和部分型式试验成套设备（等郊于IEC439-1：1992），对绝缘配合的要求与GB/T14048.1是完全一样的。有一些成套电器制造厂提出断路器接线用铜排，其相与相之间的（空气）距离应大于12mm，有的甚至提

12、出断路器的电气间隙应大于20mm。这种要求是不合理的，它已经超出了绝缘配合的要求。对于大电流规格，为了避免在出现短路电流时产生电动斥力，或是大电流时导体发热，为了增加散热空间，因而适当加宽相间的空间距离也是可以的。此时无论是达到12mm或20mm，都可由成套电器制造厂自行解决，或请电器元件厂提供有弯头的接线端子或联结板（片）来实现。一般断路器出厂时，都提供电源端相间的隔弧板，以防止电弧喷出时造成相间短路。零飞弧的断路器为防开断短路电流时有电离分子逸出，也安装这种隔弧板。如果没有隔弧板，则对裸铜排可包扎绝缘带，其距离应不小100mm。四、四极断路器的应用关于四极断路器的应用，目前国家标准或规程还

13、没有对是否使用做出硬性的规定，虽然地区性四极电器的设计规范已经出台，但安装与不安装四极电器的争论还在进行中，某些地区的使用近年来出现一窝蜂的趋势，各断路器制造厂也纷纷设计，制造各种型号的四极断路器投放市场。笔者同意一种意见，就是用或不用应以是否能确保供电的可靠性、安全性为准，因此大体上是：1.TN-C系统。TN-C系统中，N线与保护线PE合二为一（PEN线），考虑安全，任何时候不允许断开PEN线，因此绝对禁用四极断路器；2.TT系统、TN-C-S系统和TN-S系统可使用四极断路器，以便在维修时保障检修者的安全，但是TN-C-S和TN-S系统，断路器的N极只能接N线，而不能接PEN或PE线；3.

14、装设双电源切换的场所，由于系统中所有的中性线（N线）是通联的，为了确保被切换的电源开关（断路器）的检修安全，必须采用四极断路器；4.用于380V系统的应选用四极剩余电流保护器（漏电断路器）。 2006-08-26 13:53:53 大 中 小 如何正确选择低压断路器？以下五大步骤必不可少：（1）由线路的计算电流来决定断路器的额定电流；（大概有99%的设计者做到了这一条）。（2）断路器的短路整定电流应躲过线路的正常工作启动电流。（大概有30%的设计者注意到了这一条）。（3）按线路的最大短路电流来校验低压断路器的分断能力；（大概有10%的设计者注意到了这一条）。（4）按照线路的最小短路电流来校验断

15、路器动作的灵敏性，即线路最小短路电流应不小于断路器短路整定电流的1.3倍；（大概有5%的设计者注意到了这一条）。（5）按照线路上的短路冲击电流（即短路全电流最大瞬时值）来校验断路器的额定短路接通能力（最大电流预期峰值），即后者应大于前者。首先，按1条选择的断路器，再区分A,B,C,D型的适用场所。3,4,5条都是厂家的事了，现在的微断分断能力都达到15KA，主要是第4条，施耐德等产品也给出了配电长度表。查表！不可以无条件用在低压屏上。“第35只是厂家的事”？这也是大部分设计人人的误区。就最常见的DZ20而言，断路器的分断能力一般可分高、中、低（H、M、L）三档，如果设计人选择了错误的档次，就可

16、能造成分断能力不足，而这显然不是厂家的事情，而是必须由设计人运算后才可作出正确选择的。我们不应把设计责任推到厂家或盘厂身上，如果说第4条还可以由厂家提供简化表格来勉强解决问题的话，第3、5条是厂家无法提供什么表格的。开关厂家可以提供额定短路运行（或极限）分断能力值，也许还可以提供额定短路接通能力值，但是它一般不会给你提供具体系统及线路的短路电流值呀该你算的，还得算，不可偷懒，也无法偷懒。比如1600kVA变压器的低压母线上，短路全电流峰值可达100KA！这不是一般开关所能胜任的，也不是什么开关厂家可以替你分忧解难的。呵呵，万一出了事，设计还是唯一责任。因为厂家已经提供了几十kA到上百kA的接通

17、能力，可是你当时只是选择了较低接通能力的开关。出事了怎么还可以牵扯到开关厂家呢？低压屏上不要用微断的，宁可用熔断器！现在的民用设计除了算负荷，算电流，其他的校验很少有人做，如此设计，却也没出什么大事，原因何在呢？即使出了问题，也很难找到设计身上，因为使用方经常更改引结负荷。设计者一般宁可选大，整定大。分断能力大。至少在近期不会出事，很少去管灵敏度。与电力设计的严禁态度相比，建筑电气设计十分混乱。我敢说，民用建筑电气设计者有一半不会短路电流计算，包括所谓的高工。其实小容量的变压器低压母线上，甚至可以使用15KA微断的。“出事了很少找到设计头上”？那大多是因为“事故调查组组长”，往往就是属于设计之

18、列的！这不知是我们行业的“大幸”，还是“不幸”！盘厂12条是考虑的，第3点呢会根据变压器的容量考虑一下，容量大的变压器相应的分断要提高（查施耐德或是ABB的变压器一断路器选择配合表）。45点不是没考虑过，至少我们的专家经常说设计院选的不合理，但是我们手头没数据，没法计算，一般还是按设计院的型号规格来做。施耐德的Okken柜时就非常严格，施耐德的专家很严厉，每一个数据都要求我们能提供计算书，那段时间真的学到不少东西，无论是技术方面还是生活与工作方式方面都受益非浅。也确实感受到中、外的差距不是一二十年能赶上的。归纳总结：1。最大短路电流！2。最小短路电流！3。短路冲击电流！按照线路上的短路冲击电流

19、（即短路全电流最大瞬时值）来校验断路器的额定短路接通能力（最大电流预期峰值），即后者应大于前者。最后一条有待研究的地方还很多，本身（校验额定短路接通能力）好象并不太准确。实质在多数情况上，在线路末端分支应注重校验额定极限短路分断能力，而具有三段式保护的主干线断路器，应注重校验额定运行短路分段能力。额定运行短路分段能力小于极限短路分断能力。4条是接地故障电流校验吧？5条。我是不知道该怎样去作。航天科技、军工科技、尖端科技肯定要用上。当然，严师出高徒，学习时严格一些是要的。现实中要结合国情。?/P1-5条也有从松到严格的地方，看适用的场合。?/P?/P首先,我们要知道为什么我们要校验断路器的分断能

20、力,一台断路器是否具有多大的分断能力,关键是看它能否在高温情况下灭掉短路电流产生的电弧,简称灭弧,其实说一台断路器分断能力强也可以说该短路器的灭弧能力强.电弧产生条件:1020V电压或者80100mA的电流就可以产生电弧-可以看出产生电弧的条件很低的,可以说电弧在我们日常用电中无处不在,当然当断路器分断的时候就会产生很强的电弧.电弧的危害性很大,电弧是导电的,如果电弧没有熄灭,则断路器就没有完全断开.还要提示一点,燃弧温度是可以让空气和普通金属形成等离子的5000度以上的高温.电弧的四种形式:1.强电场发射;2热电子发射;3,碰撞游离;4.热游离.如果要灭弧,那么我们要尽量削弱产生电弧的四种形

21、式,除了使用空气,油,真空,六氟化硫等去游离介质之外,我们还要求短路器触头必须是高熔点,高导热系数和热容量大的耐高温金属材料,可以减少热点子发射和电弧中的金属蒸气,抑制游离作用;同时,触头材料还要求有较高的抗电弧抗熔焊能力.所以判断断路器的分断能力关键是看它的灭弧介质合触头材料.至于第五条的接通能力,没能理解,不知道是否是指断路器的额定短路合闸电流,如果是指的指这个值,那就完全没有必要校验的了,因为在短路时的重合闸电弧的影响不会很大,只是单单考虑触头是否能够承受得起短路电流产生得高温就可以了,因此,大部分厂家的断路器样本上标注的额定短路合闸电流都远远大于额定短路耐受电流值.低压母线出线侧短路电

22、流应该达不到100KA，最多50KA左右，肯定是短路故障点在变压器低压出线侧前端时，此时短路电流最大，越往下，短路电流就越小，如果用1600KVA的变压器，低压侧保护开关的分断能力65KA就能满足！1。最大短路电流！=三相短路电流最大，根据此来校验开关短路分断能力2。最小短路电流！=单相短路电流，用次来校验开关动作灵敏度。3。短路冲击电流！=短路电流峰值.第4条，在长距离配电（比如室外照明设计采用TN系统，瞬时/短延时兼做接地故障保护时）应注意三 、根据电缆的载流量选择断路器就可以拉，断路器的额定电流要大于电缆的载流量啊四、选择的标准是负载额定电流的1.5倍，要是看启动电流累死你！五、断路器的

23、选择首先考虑的是配电用，还是电动机用，接下来考虑断路器的额定电流，因为断路器本身提供冲击电流的缓冲时间，还有，要看具体情况六、选择断路器要有如下要求： 1、首先是额定电压和额定电流要满足要求 2、确定负荷的类型，如照明还是电机等，选择相应曲线的断路器。 3、选择短路电流的值。七、如何合理选择和使用塑壳断路器作者：.文章来源：.点击数： 347更新时间：2007-4-28摘 要：介绍了用户在使用塑壳断路器时容易出现的问题，及怎样正确选择和使用断路器。关键词：断路器；选择；合理使用；问题How to Select and Use Molded Circuit Breaker ReasonablyT

24、IAN Yufang1,JIA Wenjin2(1.Tianshui City Vocational School，Tianshui 741000，China；2.Tianshui Changcheng GeneralElectric Apparatus Factory，Tianshui 741000，China)Abstract:The paper presented problems when users use molded circuit breakers,and how to select and use the Circuit breakers correctly.Key word

25、s：circuit breaker；selection；reasonable use;problem1 概述塑壳断路器广泛应用于工农业、交通、矿山、民用建筑和国防等部门，对电力的传输和分配、电路的控制与保护起很大作用，是一种使用量大，面广的产品。由于使用者对塑壳断路器的特性和技术要求了解不深或不全面，有些概念容易互相混淆，在实际应用中就经常出现一些偏失和误解。本文对用户在选择和使用塑壳断路器时容易出现的问题做一介绍，以帮助用户合理选择使用塑壳断路器。2 断路器壳架等级断路器壳架等级额定电流是指基本尺寸相同的框架和塑料外壳中能装的最大脱扣器的额定电流。断路器额定电流是指断路器中的脱扣器能长期通过

26、的电流，又称断路器脱扣器额定电流。同一系列中有多种壳架等级额定电流，同一壳架等级额定电流中又有多种额定电流。例如DZ20系列中有100、225、400、630、800、1250等壳架等级额定电流，而100壳架等级额定电流中有16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A、100A额定电流；225A壳架等级额定电流中有100A，125A、160A、180A、200A、225A额定电流。DZ20100和DZ20225两种壳架等级中都有100A额定电流，但断路器体积外形和分断能力不相同，因此在选用时要把型号填写完整即具体的壳架等级额定电流内的断路器额定电流。额定电流分级是按(1.25

27、)优先系数来选择的：一方面是符合和满足最大线路和电器元件额定电流的需要；另一方面是为了标准化，以取得最佳的使用导线及加工的效益。因此它所规定的级别是：3(6)、8、10、12.5、16，20、25、32、40、50、63、80，100、125、160、200、250、315、400A等。由于此规定，当线路计算负载为90A时，则只能选100A规格，因此在一定程度上影响它的保护性能。脱扣器电流整定值是指脱扣器调整到动作电流值。它是指额定电流In的倍数，是动作电流值，例如：过电流整定到电流的1.2、1.3、5、10倍，就写成Ir1.2In，1.3 In、5 In、10 In等。现在一些电子脱扣器，它

28、的过载长延时额定电流是可调的，所调整的电流，其实仍是额定电流，是可长期通过的最大电流。额定工作电流是断路器在装辅助触头(附件)时触点在一定工作电压下的实际工作电流，电流为3A或6A，用于控制和保护回路。3 额定绝缘电压额定绝缘电压是设计断路器的电压值，电气间隙和爬电距离应参照此值而定。有些断路器没有明确规定额定绝缘电压，应将额定工作电压中最大值视作额定绝缘电压，在任何情况下，最大额定工作电压不超过额定绝缘电压，断路器的额定绝缘电压与工频试验电压见表1。额定工作电压是指通断能力以及使用类别相关的电压值，塑壳断路器的额定工作电压多为50Hz、380V，但也有50Hz、600V，额定工作电压380V

29、、50Hz的塑壳断路器，绝对不允许用到660V或1140V的电源电压上。额定控制电源电压是塑壳断路器装分励脱扣器及电动机构附件时的电压。有交流和直流两种电压，选用时一定注明交流或直流。4 额定极限短路分断能力额定极限短路分断能力是指规定条件下的分断能力。按规定的试验程序动作之后，不考虑断路器继续承载它的额定电流。额定运行短路分断能力是指规定条件下的分断能力。按规定的试验程序之后，须考虑断路器继续承载它的额定电流。为了满足不同用户需要，现在国内许多断路器生产厂家，对于同一壳架等级额定电流的短路分断能力分为不同级别，例如常熟开关厂CM1100分为C基本型(2535kA)、L标准型(3550kA)、M较高分断型(5075kA)、H高分断型(85100kA)。用户在选用时，要符合断路器的极限短路分断能力，线路预期短路电流就能满足要求，不必人为地加上保险系数，以免造成浪费。额定运行短路分断能力的值可为额定极限短路分断能力的25、50、75、100，大多数断路器是5075，极个别的有100(IcsIcu)，如法国施耐德的梅兰日兰公司的NS产品。5 附件功能附件作为断路器功能的派生和补充，为断路器增加了控制手段和扩大保护功