施奈德培训讲义保护电器的选择

1、第二章 保护电器的选择,低压保护电器的功能与分类,保护财产及人身安全: 保护设备和线路，防止过载及短路造成的损害 防止由于绝缘故障引起的间接接触的危险 要遵守的条件: 按照 IEC 60364 60473-1-1 在各回路的首端，分支路出口 (电流减小) 保护电器的分类 低压断路器 低压熔断器 剩余电流动作保护器,低压配电线路的保护类别,过负载保护：保护电器应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前分断该过负载电流。 Ic=Ir=Iz或者Ic=Iset1=Iz；I2=1.45Iz 短路保护：保护电器应在短路电流对导体和连接件产生的热效应和机械力造成危害之前分

2、断该短路电流。 短路保护电器的分段能力不应小于保护电器安装处的预期短路电流断路器厂家的产品资料 应在短路电流使导体达到允许的极限温度之前分断该短路电流t=(K*S)/I 接地故障保护:当发生带电导体与外露可导电部分、装置外可导电部分、PE线、PEN线、大地之间的接地故障时，保护电器必须自动切断该故障电路，以防止人身间接电击、电气火灾等事故。 不同的接地系统有不同的保护要求。 例外情况,低压配电线路保护的一般要求,针对三种配电线路故障，分断故障电流或发出故障报警信号。 低压配电线路上下级保护电器的动作应该有选择性。 低压配电线路的保护应与配电系统的特征及接地方式相适应。 特殊的用电设备的保护。

3、电动机 起重机 电焊机 电阻炉 整流器 .等等,低压保护电器的几个问题,低压过负载保护电器安装位置：回路供电端和回路导体的截面、材料、附设方式等有变化的回路分支处。 L3m。 校验上级保护电器的灵敏度。 三相均设保护电器 并联导线或电缆的过载保护 N线上的保护电器 TN-S系统或TT系统中，当N线与相线同截面时，或已经能被相线上的保护电器所保护时，N线可以不装保护电器。 当需要切断N线时，应装设同时切断相线和N线的保护电器。 TN-C系统中，不得装设断开PEN线的保护电器。 谐波对过载的影响,低压开关设备常用标准,标准住宅用设备 工业及小型商业 1000V 低压开关设备总则 IEC 60947

4、-1 /GB14048.1 低压断路器IEC 60898 /GB10963 IEC 60947-2 /GB14048.2 低压开关、隔离器IEC 60669-1 /GB16915 IEC 60947-3 /GB14048.3 接触器IEC 61095 /GB17885 IEC 60947-4 /GB14048.4 电动机起动器 不带过电流保护的IEC 61008 /GB16916 剩余电流动作断路器 带过电流保护的IEC 61009 IEC 60755 剩余电流动作断路器 GB16917 GB6829,低压断路器的分类,具有高短时耐受能力的空气断路器 (ACB) 符合 GB14048.2 (i

5、dt IEC 60947-2) 例如：Masterpact MT, MTE 电流范围 630A 至 6300A, Icu = Ics = Icw， 最高达150 kA 断路器可以实现时间选择性,低压断路器的分类（续）,具有限流作用的塑壳断路器 (MCCB) 符合 GB14048.2 (idt IEC 60947-2) 例如：Compact NSX, NSE 电流范围 16A 至 630A Icu = Ics ，最高可达150 kA 断路器适用于级联，并可实现电流和能量的选择性,低压断路器的分类（续）,具有限流作用的微型断路器 (MCB) 符合 GB10963 (idt IEC 60898) 例

6、如：C120, C65 电流范围 1A 至 125A , Icu = Ics， 25 kA 以下, 断路器适用于级联，可以实现电流和能量的选择性,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 额定电流 保护特性 按短路工作条件选择 短时耐受电流 短路分断能力,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,低压电器是用于额定电压交流1000V或直流1500V以下电路中起保护、控制、转换和通断作用的电器。,低压断路器的电气特性,额定工作电压 Ue；额定电流 In；额定绝缘电压Ui，额定冲击耐压Uimp；额定频率 机械寿命；电气寿命 延时时间；检测时间；分断时间；动

7、作完成时间 断路器壳架电流；脱扣器额定电流（电流互感器额定电流）；脱扣电流 (热脱扣 Ir，磁脱扣 Im，电子脱扣器整定值调整) 额定短时耐受电流 Icw :在制造厂规定的试验条件下对断路器确定的短时耐受电流值。以短延时时间为试验时间。 交流状况下为有效值。 预期短路电流的交流分量在短延时时间内认为是恒定的。 短延时时间不应小于0.05S。（0.05-0.1-0.2-0.5-1） 额定接通能力 (Icm)：在制造厂规定的额定工作电压、频率、功率因素下，断路器的短路接通能力。（最大预期峰值） 额定极限短路分断能力（有效值）Icu： Test=O-CO 额定运行短路分断能力（有效值）Ics：Tes

8、t=O-CO-CO,短路分断试验装置 -示意图 : 极限短路分断能力试验Icu : “O”- t2 - “ CO”, 其中 t2 = 3 分钟 运行短路分断能力试验Ics : “O”- t2 - “CO”- t2 - “CO” ,之后测试温升及寿命试验.,“O”- 分闸试验 :,“CO”- 合/分试验:,被测试的元件,已接通,合闸,分闸，分断,断开,已接通,断开,正在接通,分闸，分断,断开,to,t1,to,t1,t,t,短路分断能力试验,低压断路器的分类（续）,按照使用类别分： 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

9、Icw 断路器整定值设置问题需要查询厂家样本资料： 按照是否适合隔离分： 适合隔离： 在断开位置，断路器所有极，包括中性极必须断开 可见的分断或确实可靠的分断指示， 可锁定 不适合隔离,In,Io,Ir,Im,Ii,Isd,楼内配电间,公用电,低压配电系统与断路器选择,脱扣器的型式,有两种型式的脱扣器: 热磁式脱扣器 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,示意的热脱扣曲线,Ir = k x In Ir- 热保护整定值 k 取决于断路器,Int = k1 x Ir 约定不脱扣电流 k1=1.05(MCCB)/1.13(MCB) 1 小时 In 63A

10、2 小时 In 63A,It = k2 x Ir 约定脱扣电流 k2=1.3(MCCB)/1.4(MCB),在过电流持续一段时间后 双金属片的弯曲足以引起脱扣,必定不脱扣区域,可能 脱扣 区域,必定脱扣区域,Ir,Int,It,1h,双金属片原理,过载保护的脱扣曲线,t,I,MCBMCCB,Im Imnt Imt,固定 k1*Ir k2*Ir,固定或可调 STR -15% /TMD -20% STR+15% /TMD+20%,示意的磁脱扣曲线,利用电磁原理，认为电流是短路电流,Im 短路脱扣电流整定值 Imnt / Imt 为动作精度,必定脱扣区域,可能脱扣 区域,必定不脱扣 区域,Imnt,

11、Im,Imt,I,time,短路保护的脱扣曲线,热磁脱扣器的脱扣曲线,NSX100至250 TM80D/100D,热磁脱扣器的脱扣曲线（续）,C65N, C型曲线,电子式脱扣器的工作原理,在电子式断路器中，传统的热磁脱扣器由一个电子控制器所替代,电子式脱扣器的脱扣曲线,Masterpact MT Micrologic 5.0,6.0,7.0,电子式脱扣器的脱扣曲线,NSX100 至250 MIC2.2 250,Reflex能量脱扣曲线,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

12、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),两段保护,三段保护,热磁式和电子式保护曲线之间的差别,为什么要设 置短延时？,(1) IEC60 898 中定为 20In，大部分欧洲制造商认为这一数值高得不切实际 (M-G = 1014In)。 (2) 对于工业用途， IEC标准没有规定专门值。表中所列数值仅为通常使用值。,低压断路器的保护脱扣电流,断路器的脱扣阈值取决于： 家用及类似场所小型断路器的标准: (IEC 60898) 或者按照 IEC60947-2 标准，制造厂对工业用断路器的标明,第一个字母 = 分断范围 - g : 全熔断范围的熔断器 - a

13、 : 后备熔断器 第二个字母 = 使用类别 规定时间 - 电流特性,熔断器的类别 IEC 60269,第 一 个字母: 型式 (分断范围) g = 全范围熔断器 (分断在分断能力下的全部电流) a = 后备熔断器 (只从 5In 开始分断),第二个字母: 使用类别 (被保护回路) 配电电动机控制,gG gM aM,n,n,n,低压熔断器,IEC 60269 规定的工业用熔断器用 2 个字母代号，见下表中说明,gG 和 gM 熔断器的时间-电流带,aM 熔断器的时间-电流带,Inf,If,熔断器特性曲线,I,最小弧前时间曲线,t,t,4ln,x ln,最小弧前时间曲线,熔断器特性曲线,I,熔断器

14、的时间电流特性曲线,IEC 60947-2 IEC 60947-4 IEC 60947-3,过载保护,短路保护,控制,隔离,M,电动机的保护与控制,电动机的保护和控制能用一、二个或三个电器完成，它们实现下列功能。,低压配电,隔离,短路保护,过载保护,电动机控制,LR2-D,LC1/LP1-D,GV2-ME/RS,电动机的保护与控制（续）,熔断器式隔离开关 接触器 热继电器,ME型断路器 接触器,MA型断路器 接触器 热继电器,电动机起动器 (TeSys U),电动机的保护与控制（续）,四种保护型式,熔断器(aM) + 热继电器的组合,断路器 (MA) + 接触器 + 热继电器组合,电动机的保护

15、,In,分断阻性负载工作电流,AC-1,2.5 In,分断绕线电机起动电流,AC-2,6 In,分断鼠笼电机正常运转电流,AC-3,6 In,分断鼠笼电机起动电流,AC-4,控制负载的类别,热继电器的脱扣等级,IEC标准对热继电器规定了四个脱扣等级（见下表） 10和10A级最常用，20和30级一般用于起动困难的电动机,电动机回路中接触器和继电器的配合,1类配合： 接触器和继电器的损伤是容许的: 对使用者无危害 除了接触器和继电器外无危害 组合电器的分断能力必然就是短路保护电器的分断能力。 2类配合： 在容易清除的情况下，只允许接触器或起动器的触头熔焊，但不允许损坏。 2型配合试验之后，该装置仍

16、能保持正常的保护和控制功能，因而其分断能力由试验结果确定。,电动机回路中元器件的配合（续）,选择一种配合类型 1类配合: 合格的维护 减少装置的体积和价格 在更换故障电机的期间不要求持续供电 2类配合: 有限的维护人员 规范要求 2 类配合,电动机直接启动时保护的简便选型方法,施耐德提供标准选型表 选型表的使用方法 配合类型 保护形式 轻载或重载 电压等级 电机功率（马力）,电动机如何方便的选型？,电动机在工业用途中常常是关键的设备。 由于电气故障引起的停机会有严重的后果 绝缘监视器设计用于防止上述事故 电动机的大多数电气故障是当电动机冷态起动后发生的相对地绝缘故障 绝缘性能 新电机: 100

17、0兆欧 已使用的电机: 10-100兆欧 最低工作值: 5兆欧,断路器或接触器,闭合联锁,低压电动机的预防性保护,楼内配电间,公用电,低压断路器的保护整定,断路器正常工作时不应脱扣,Isd 1.2 Iq + Ib(n-1) Ii 1.2 Iq + Ib(n-1),Micrologic 保护电流的整定,Ib:系统最大工作电流 Id:最小接地故障电流,Isd = (46) Ir,Ii = 15 In or off,1.3Ig Id,Ir Ib,Micrologic 延时时间的整定,tr = 412 s,tsd = 0.4 s (I2t off),tg = 0.4 s (I2t off),注意与下级断路器的动作时间配合，t =0.10.2s,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 1.3 Im Id 注意验证与下级断路器的选择性配合,三段