DQZHAN技術(shù)訊：電氣設(shè)計(jì)中低壓斷路器的專(zhuān)業(yè)知識(shí)

低壓斷路器是很多工程師和電工在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一定會(huì)用到的，那么低壓斷路器到底如何選擇，分?jǐn)鄥?shù)如何判定，以及多級(jí)斷路器組合如何選型，這些專(zhuān)業(yè)的問(wèn)題相信很少有人去思考過(guò)，那么這盤(pán)專(zhuān)業(yè)的文章會(huì)給大家解決這個(gè)問(wèn)題!

在設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)時(shí)，低壓斷路器是一種保護(hù)電器元件。應(yīng)注意低壓斷路器的選擇性和級(jí)聯(lián)保護(hù)性;對(duì)低壓斷路器過(guò)流脫扣器額定電流進(jìn)行選擇和整定，確保過(guò)電流脫扣器動(dòng)作的靈敏度;當(dāng)環(huán)境溫度大于或小于校準(zhǔn)溫度值時(shí)，應(yīng)根據(jù)制造商提供的溫度與載流能力修正系數(shù)來(lái)調(diào)整低壓斷路器的額定電流值。低壓斷路器具有斷路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、控制和隔離的功能，適用于工業(yè)與民用建筑終端低壓配電系統(tǒng)，在低壓配電系統(tǒng)中廣泛采用。低壓斷路器在配電系統(tǒng)中若設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會(huì)影響供電回路的正常工作。下面談一下低壓斷路器，在低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

低壓斷路器在自動(dòng)化系統(tǒng)中的符號(hào)表示如下：

1、壓斷路器的選擇性

為了保證低壓配電系統(tǒng)的可靠性，低壓斷路器的選擇性成為終端低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

在斷路器所保護(hù)的配電系統(tǒng)中：當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)，距故障點(diǎn)*近的斷路器：Qn動(dòng)作將故障切除，而其他各級(jí)斷路器不動(dòng)作，從而將故障所造成斷電限制在*小范圍內(nèi)，使其他無(wú)故障供電回路仍能保持正常供電，這就是對(duì)低壓斷路器所要求的選擇性。非選擇性低壓斷路器，是指當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)，距故障點(diǎn)*近的低壓斷路器QF3動(dòng)作將故障切除，而其他各級(jí)斷路器Qn、QF2、QF4和QF5動(dòng)作，均處于打開(kāi)狀態(tài)，不能保證使其他無(wú)故障回路正常供電。低壓斷路器的選擇性在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中占有十分重要的位置，它可以給用戶(hù)帶來(lái)便利，并能保證供電回路工作的連續(xù)性。所以，家用電器在無(wú)選擇性保護(hù)下，一旦發(fā)生電氣故障，配電回路的連續(xù)性就不能得到保證，使家用電器如電冰箱、排油煙機(jī)等處于停機(jī)待啟動(dòng)狀態(tài)，影響了用戶(hù)的日常生活。

在低壓配電系統(tǒng)中用的低壓斷路器按其保護(hù)性能可分為，選擇性和非選擇性?xún)深?lèi)。選擇性低壓斷路器，有兩段保護(hù)和三段保護(hù)兩種。其中瞬時(shí)特性和短延時(shí)特性適用于短路動(dòng)作，而長(zhǎng)延時(shí)特性適用于過(guò)載保護(hù)。非選擇性低壓斷路器，一般為瞬時(shí)動(dòng)作，只做短路保護(hù)用。也有的為長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作，只做過(guò)負(fù)荷保護(hù)用。

在低壓配電系統(tǒng)中，如果上**斷路器采用選擇性斷路器，下**斷路器采用非選擇性斷路器或選擇性斷路器，主要是利用短延時(shí)脫扣器的延時(shí)動(dòng)作或延時(shí)動(dòng)作時(shí)間的不同，以獲得選擇性。通過(guò)上**斷路器的延時(shí)動(dòng)作時(shí)，請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

(1)無(wú)論下**是選擇性斷路器還是非選擇性斷路器，上**斷路器的瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流一般不得小于下**斷路器出線(xiàn)端的*大三相短路電流的1.1倍;

(2)如果下**是非選擇性斷路器，為防止在下**斷路器所保護(hù)回路發(fā)生短路電流時(shí)，因這**瞬時(shí)動(dòng)作靈敏度不夠，而使上**短延時(shí)過(guò)電流脫扣器首先動(dòng)作，使其失去選擇性。一般上**斷路器的短延時(shí)過(guò)電流脫扣器的整定電流不小于下**瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的1.2倍;

(3)如果下**也是選擇性斷路器，為保證選擇性，上**斷路器的短延時(shí)動(dòng)作時(shí)間至少比下**斷路器的短延時(shí)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)0.1S.

一般來(lái)說(shuō)，要保證上下兩級(jí)低壓斷路器之間選擇性動(dòng)作，上**斷路器宜選擇帶短延時(shí)的過(guò)流脫扣器，而且其動(dòng)作電流要大于下**過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流**以上，至少上**的動(dòng)作電流IOP.1不小于下**動(dòng)作電流IoP.2的1.2倍，即IOP.1≥1.21OP.2.

2、低壓斷路器的級(jí)聯(lián)保護(hù)性

在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，低壓斷路器的上下兩級(jí)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(jí)低壓斷路器之間的配合有關(guān)，而快速性和靈敏性分別與保護(hù)電器本身特點(diǎn)和線(xiàn)路運(yùn)行方式有關(guān)。上下兩級(jí)斷路器配合得當(dāng)，則能有選擇地將故障回路切除，保證配電系統(tǒng)的其它無(wú)故障回路繼續(xù)正常工作。反之，則影響配電系統(tǒng)的可靠性。級(jí)聯(lián)保護(hù)是斷路器限流特性的具體應(yīng)用，其主要原理是利用上級(jí)斷路器的限流作用，在選擇下級(jí)斷路器時(shí)，可選擇分?jǐn)嗄芰^低的斷路器，以達(dá)到降低成本節(jié)約費(fèi)用的目的。

上級(jí)的限流型斷路器QF1能分?jǐn)嗥浒惭b處的*大預(yù)期短路電流，由于低壓配電系統(tǒng)中上下級(jí)的低壓斷路器為串聯(lián)安裝，當(dāng)下級(jí)，低壓斷路器QF2出口處發(fā)生短路時(shí)，該短路電流由于上級(jí)低壓斷路器QFl的限流作用而使其實(shí)際值遠(yuǎn)小于該處的預(yù)期短路電流，也就是說(shuō)，下級(jí)低壓斷路器QF2的分?jǐn)嗄芰υ谏霞?jí)低壓斷路器QFl幫助下大大增強(qiáng)，超過(guò)了其額定分?jǐn)嗄芰Α＿@種級(jí)聯(lián)保護(hù)也是有一定的條件，譬如鄰近的回路不能有重要負(fù)載(因?yàn)橐坏㏎Fl跳閘QF3回路也停電)，同時(shí)QFl的瞬動(dòng)整定值與QF2的瞬動(dòng)整定值也要匹配得當(dāng)?shù)取＜?jí)聯(lián)數(shù)據(jù)只能由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，上下級(jí)低壓斷路器的配合選擇也只能由低壓斷路器制造商提供確定。

3、低壓斷路器的靈敏度

為了保證低壓斷路器的瞬時(shí)或短延時(shí)過(guò)流脫扣器在系統(tǒng)*小運(yùn)行方式下，在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生*輕微的短路故障時(shí)能可靠動(dòng)作。低壓斷路器保護(hù)的靈敏度必須滿(mǎn)足《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(CB50054-95)規(guī)定其靈敏度應(yīng)不小于1.3，即SP=lK.min/IOP≥1.3，式中l(wèi)OP瞬時(shí)或短延時(shí)過(guò)流脫扣器的動(dòng)作電流，IK.Min一斷路器保護(hù)的線(xiàn)路末端在系統(tǒng)*小運(yùn)行方式下的單相短路電流或兩相短路電流，Sp——低壓斷路器的靈敏度。

在選用低壓斷路器時(shí)，還應(yīng)注意對(duì)其靈敏度的校驗(yàn)，對(duì)于同時(shí)具有短延時(shí)和瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的選擇性斷路器，只需要校驗(yàn)短延時(shí)過(guò)電流脫扣器的動(dòng)作靈敏度，不需要校驗(yàn)瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作的靈敏度。

4、低壓斷路器的環(huán)境溫度

低壓斷路器的過(guò)載保護(hù)依靠熱脫扣器來(lái)完成，通常低壓斷路器的熱脫扣器額定電流是制造商依據(jù)IEC898標(biāo)準(zhǔn)，在基準(zhǔn)溫度為30℃(2條件下整定的。熱脫扣器是由一組雙金屬片制成，當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生過(guò)載，過(guò)載電流流過(guò)加熱電阻絲而使雙金屬片發(fā)熱變形彎曲，將搭鉤頂開(kāi)，使低壓斷路器觸點(diǎn)斷開(kāi)。低壓斷路器的熱脫扣器與環(huán)境溫度是有直接的關(guān)系，若環(huán)境溫度發(fā)生變化就會(huì)導(dǎo)致低壓斷路器的額定電流值發(fā)生變化。低壓斷路器一般是排列有序地固定在配電盤(pán)上，再安裝在配電箱內(nèi)。配電箱的安裝方式分為明裝和暗裝兩種，明裝配電箱的散熱效果優(yōu)于暗裝配電箱，暗裝配電箱內(nèi)的空氣不宜對(duì)流，其散熱效果較差，造成配電箱內(nèi)因低壓斷路器的溫升使周?chē)h(huán)境的空氣溫度上升。啟程工控學(xué)院 中國(guó)**的自動(dòng)化培訓(xùn)服務(wù)提供商

所以，低壓斷路器的實(shí)際工作溫度比周?chē)h(huán)境的溫度高出10℃-15℃左右。因此當(dāng)環(huán)境溫度大于或小于校準(zhǔn)溫度值時(shí)，我們必須根據(jù)制造商提供的溫度與載流能力修正系數(shù)表，來(lái)修正低壓斷路器的額定電流值。以C65N/H為例，如果低壓斷路器C65N/H單個(gè)安裝，其周?chē)h(huán)境為30℃，C65N/H的額定電流20A，則其實(shí)際工作電流為20A;如果低壓斷路器C65N/H單個(gè)安裝，其周?chē)h(huán)境為40℃，C65N/H的額定電流20A，則其實(shí)際工作電流為18.97A;如果多個(gè)C65N/H安裝在配電箱內(nèi)，其周?chē)h(huán)境為30℃，C65N/H的額定電流20A，則其實(shí)際工作電流為16A;如果多個(gè)C65N/H安裝在配電箱內(nèi)，其周?chē)h(huán)境為40℃，C65N/H的額定電流20A，則其實(shí)際工作電流為15.18A.由此我們可以看出，不同的環(huán)境溫度和不同的安裝方式對(duì)于低壓斷路器的實(shí)際工作電流值是有一定的影響。

5、低壓斷路器脫扣器的選擇與整定

(1)低壓斷路器過(guò)流脫扣器額定電流的選擇低壓斷路器過(guò)流脫扣器的額定電流IN.OR不小于線(xiàn)路的計(jì)算電流I30，即IN.OR≥I30.

(2)低壓斷路器過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流的整定

①瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作電流的整定。低壓斷路器所保護(hù)的對(duì)象中，有某些電器設(shè)備，這些電器設(shè)備在啟動(dòng)過(guò)程中，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)倍于其額定電流的高峰值電流，從而使低壓斷路器在短時(shí)間內(nèi)承受較大的尖峰電流。瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的動(dòng)作電流lop(o)必須躲過(guò)線(xiàn)路的尖峰電流IPK，即Iop(o)≥Krel稩PK式中Krel為可靠系數(shù)。在選用斷路器時(shí)，應(yīng)注意使低壓斷路器的瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的整定電流躲過(guò)尖峰電流，以免引起低壓斷路器的誤動(dòng)作;

②短延時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定。短延時(shí)過(guò)流脫扣器的動(dòng)作電流lop(s)，也應(yīng)躲過(guò)線(xiàn)路的尖峰電流IPK，即IOP(S)≥Krel稩PK，式中KERL為可靠系數(shù)。短延時(shí)過(guò)流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間一般分0.2S、0.4S和0.6S三種，按前后保護(hù)裝置的保護(hù)選擇性來(lái)確定，應(yīng)使前**保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間比后**保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)時(shí)間級(jí)差;

③長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定。長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器主要是用來(lái)保護(hù)過(guò)負(fù)荷，因此其動(dòng)作電流Iop(1)只需要躲過(guò)線(xiàn)路的*大負(fù)荷電流即計(jì)算電流I30，即Iop(1)≥KREL稩30式中KREL為可靠系數(shù)。長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)躲過(guò)允許短時(shí)過(guò)負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間，以免引起低壓斷路器的誤動(dòng)作;啟程工控學(xué)院 中國(guó)**的自動(dòng)化培訓(xùn)服務(wù)提供商

④過(guò)流脫扣器的動(dòng)作電流與被保護(hù)線(xiàn)路的配合要求。為了不致線(xiàn)路因出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷或短路引起絕緣線(xiàn)纜過(guò)熱受損甚至失火，而其低壓斷路器不跳閘事故的發(fā)生，低壓斷路器過(guò)流脫扣器的動(dòng)作電流lOP應(yīng)符合公式的要求，lOP≤KOL稩al，失中Ial絕緣線(xiàn)纜的允許載流量;Kol一絕緣線(xiàn)纜的允許短時(shí)過(guò)負(fù)荷系數(shù)，對(duì)瞬時(shí)和短延時(shí)過(guò)流脫扣器，一般取4.5;對(duì)長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器，做短路保護(hù)時(shí)取1.1。