低压断路器与自动转换开关选择应用

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

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IcwB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(idtIEC60947-2)例如：MasterpactMT,MVS电流范围400A至6300A,Icu=Ics=Icw，最高达150kA可与下级实现完全选择性塑壳断路器(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(idtIEC60947-2)例如：CompactNSX,EasyPactCVS电流范围16A至630AIcu=Ics，最高可达150kA有卓越的限流特性，可实现电流和能量的选择性小型断路器(MCB)模块化，有限流作用和长寿命符合GB10963(idtIEC60898)例如：iC65，iDPN,电流范围1A至125A,Icn，25kA以下,三级限流，具有长寿命，并可实现良好的选择性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,Icw≥30KA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:额定极限短路分断能力.Test=O-COIcs:额定运行短路分断能力.Test=O-CO-CO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

脱扣曲线 热脱扣Ir（过载保护）随着过载电流的持续，双金属片受热弯曲，触发脱扣

热磁式脱扣器热脱扣磁脱扣tIIrImFF磁脱扣Im（短路保护）利用电磁铁原理触发脱扣电子式脱扣器脱扣曲线工作原理tIIrIsdIi长延时短延时瞬时脱扣线圈脱扣器CT信号处理比较判断电流互感器trtsd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)lrlmIcuI(A)t(s)lrlmIcuI(A)li两段保护三段保护热磁式和电子式保护曲线之间的差别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

根据IEC60364-465.1.5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

TN-C系统严禁采用四极开关

TN-S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

IT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IB－回路计算电流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IqM－线路中最大一台电动机的起动电流，约为额定电流的6~7倍I‘qM－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1.2Ib:线路的计算负荷电流Id:线路末端最小接地故障电流Ir:长延时整定电流Isd:短延时整定电流Ii:瞬时整定电流Ig:接地故障保护整定电流1.3Isd≤Id1.3Ii≤Id1.3Ig≤IdIr≥IbMicrologic保护电流的整定tr=0.5~24stsd=tsd下级+Δttg=tg下级+ΔtI2t=on/offI2t=on/offMicrologic延时时间的整定tr:长延时整定时间tsd:短延时整定时间tg:接地故障保护整定时间Δt:上下级断路器动作时间差,0.1~0.2S变压器及主断路器型号参数如图，工作电流Ib=1804A，Ik3=30kA，Id=15kA要求：给出三段保护整定值;考虑与下级出线断路器的选择性配合MT25H1+MIC5.0ASCB10-1250,10/0.4kV,Uk=6%Ik3=30kAId=15kAIn=2500AIr≥Ib，Ir取0.8×In=2000Atr=8~16s1.3Isd≤Id，Isd

取5×Ir=10kA，tsd=0.4sIi可取最大值9In1.3x9xIn=29.25KA<30KAMicrologic控制单元的整定练习三段式保护（MIC5.0,五个值可调）长延时保护Ib≤Ir≤Iz，tr=0.5~16s短路短延时保护1.3Isd≤Id，tsd=0~0.4s(I2t=on/off)短路瞬时保护1.3Ii≤Id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NSX热磁脱扣单元的保护整定两段式保护热保护Ib≤Ir≤Iz磁保护1.3Im≤Id注意验证与上下级断路器的选择性配合某主配电柜的出线回路A，各计算值如下：Ib=185A，Ik3=28kA，Id=10kA要求：给出三段保护整定值;考虑与下级出线断路器的选择性配合NSX250NMIC5.2A250In=250AIr≈Ib，Ir取0.8×In=200A，tr=16s1.3Isd≤Id，Isd取5×Ir=1kA，tsd=0.2sIi可取最大值12xIn=3kANSX脱扣单元的整定练习信A1.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TSE的定义适用于额定电压交流不超过1000V或直流不超过1500V的转换开关电器(TSE)，TSE用于在转换过程中中断对负载供电的电源系统转换开关（TSE）定义-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上。TSE的分类转换开关可以根据下列方式分类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PC级：能够接通和承载，但不用于分断短路电流的TSECB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PC级TSE分类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TSETSE分类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）中性线过度切换：具备先合后分切换的TSE（OLTSE）TSE组成ATSETSE的执行单元CB级TSE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TSE的执行单元PC级TSE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TSE的执行单元CC级TSE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TSE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）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TSE的控制单元检测内容简易型：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/柜的面板上TSE的控制单元操作程序自投自复式自投不自复式互为备用式应用方式市电—市电市电—发电机发电机—发电机TSE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（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：-5~40℃/-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要求TSE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-31B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-33B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-35AAC-35B放电灯负载AC-36AAC-36B白炽灯负载根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TSE使用类别选择TSE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-31AAC-31B1.51.050.800.05AC-32AAC-32B3.01.050.650.05AC-33iAAC-33iB61.050.50.05AC-33AAC-33B101.050.45<100A0.35>100Ah0.05AC-35AAC-35B3.01.050.500.05AC-36AAC-36B1.51.05d0.05TSE使用类别选择A指频繁操作，B指不频繁操作下表所列为验证短路与接通能力的次数-2500A以上A/B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0<Ie<160050121600<Ie<25002552500<Ie33但是A频繁操作和B不频繁操作在电操作和机械操作测试数量上不同TSE电器级别选择PC级应用情况消防负荷电动机回路对供电等级要求比较高的负载（数据中心的服务器等）CB级应用情况发电机或变压器出口侧树干式配电的中间级对保护要求比较高的场所（供电局）照明回路CB级应用PC级应用转换不转换TSE电器级别选择CB级应用PC级应用PC级前端应该加装保护电器保护电器SCPD的种类可以是断路器也可以是熔断器消防回路严禁在本级回路中加装过载保护PC级的额定电流应该大于线路的1.25倍线路的短路能力参照ATS的Icw/Icm选择或根据Iq选择CB级前端应该加装隔离电器隔离电器一般为刀开关TSE用于消防负荷时应选择仅具备短路保护功能TSE用于电动机回路应选择电动机保护类型放射式回路选择同级选择时TSE应具备短路短延时功能TSE的短路能力按照线路的计算短路电流计算消防负荷不加过载TSE电器级别选择选用CB级ATSE的线路花费小于PC级产品价格：CB级ATSE>PC级ATSE线路造价：2个隔离开关+CB级ATSE<2个断路器+PC级TSE对于照明回路从经济上分析，应该采用CB级转换开关加装断路器后，PC级造价低廉？TSE极数选择同一个接地系统上端有漏电保护时，三线四线选4极，单相供电选2极TN-C系统严禁采用4极IT接地系统当引出中性线时，三线四线选4极，单相供电选2极；不引出中性线选3极TN-S/TN-C-S系统在有总等电位连接时，一般不需要选择4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3极TSE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3极TSE；否则3机、4极均可不同接地系统电网对发电机，应选择4极电网对电网，三线四线选4极，单相供电选2极数据中心要求具备中性线重叠切换的TSETSE操作程序选择自投自复电网对发电机（商建、住宅类项目）无特殊需求的场所自投不自复不允许有二次断电的场所（会议中心、体育场馆）二次断电会带来恐慌（电梯）互为备用不用区分主次电源时季节性选择供电时（自由择主）TSE转换时间选择触头转换时间contacttransfertime-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operatingtransfertime-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总动作时间totaloperatingtime-转换动作时间与特意引入的延时之和常用电源分闸备用电源合闸转换延时电源偏差/判断延时触头转换时间转换动作时间断电时间总动作时间TSE转换时间选择针对负载断电时间划分类五类负载类型负荷等级断电时间解决方法ATSE对应产品0级0sATSE+UPS15级以下0.15级0.15sATSE+UPS15级以下0.5级0-500msATSE+UPS/ATSE0.5级15级500ms-1.5sATSE15级以下15级以上1.5s以上ATSE/RTSE/MTSE行业负荷划分通信和数据机房-0/0.5级电力-0.5/15级轨道交通-0/0.5/15级电子厂房和公建-15级/15级以上医疗-0/0.5级TSE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电动机负载要考虑反电动势影响气体放电灯熄灭重燃时间根据电源选择发电机起动时间10sUPS0s起动EPS200ms起动考虑系统配合和中压备自投配合上下级转换开关配合级差最小为0.5s（供电局给出的数据）在1.5倍常量下，电压会衰减到标称的22%；在30%的标称电压下可以安全转换