万能式低压主断路器、塑料外壳式断路器设计选型

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1、筑龙网WWW.ZHULONG.COM万能式低压主断路器、塑料外壳式断路器设计选型 万能式低压主断路器、塑料外壳式断路器设计选型 北京市住宅建筑设计研究院 朱林根 一、 设备选型技术导向 （一） 概述 低压断路器，原名空气开关、自动开关，现与 IEC 等同，国家统一命名为低压断路器系列产品。从 20 世纪 50 年代以来经过全面仿苏、自行设计、更新换代和技术引进以及合资生产等几个阶段， 低压断路器国产制造能力大容量额定电流可以生产到 5000A；引进产品可供应到 6300A，极限分断能力可达 120150kA，三段时间保护及智能化产品的开发。国内已形成系列生产低压断路器的行业。 我国“六五” 、

2、 “七五”开发设计的万能式断路器 conventional circuitbreaker，有 DW15、DW16 系列； “七五”后对塑料外壳式断路器 moulded case circuitbreaker，低压断路器 DZ20 系列在 Y、J 型基础上又开发了高分断能力的 G 型； “八五”期间继续开发了经济型 C 型及无飞弧系列 DZ20W 型产品，TM30 系列（162000A）塑壳式断路器等。 引进技术生产的大容量 DW914 系列、ME 系列、M（Master Pact）系列、F 系列、AE（1000、1600、2500、3200A）系列等万能式低压断路器；S 系列、Com Pact

3、 系列等塑壳式低压断路器等。 在中国市场销售的有西门子的 3WN1 （6306300A） 、 3WN6 系列万能式低压断路器，3VF33VF8 系列限流塑壳式低压断路器等。 1.常熟开关厂生产的 CW1 系列智能型万能式断路器用于控制和保护低压配电网络。一般安装在低压配电柜中作主开关起总保护作用。其技术性能已达到了国际上同类型产品 90 年代先进水平。其主要技术性能如下： （1） 交流额定电流 6305000A； （2） 短路分断能力 80120kA（有效值） ； （3） 额定工作电压 AC690V 及以下； （4） 具有 3 极和 4 极； （5） 抽屉式和固定式； 筑龙网WWW.ZHULO

4、NG.COM（6） 多种智能控制器，提供不同功能； （7） 执行 IEC609472、GB 14048.2 标准； （8） 污染等级为 3 级； （9） 断路器安装在柜体小室内，且加装门框，防护等级达 IP40；加装门框及密封透明罩，防护等级达 IP54。 2.常熟开关厂生产的 CM1 系列塑料外壳式断路器（以下简称断路器） ，是采用国际先进设计、制造技术研制、开发的新型断路器之一。其额定绝缘电压为 800V，（CM163 为 500V） ，适用于交流 50Hz，额定工作电压 690V 及以下， （CM163为 400V） ，额定工作电流至 800A 的电路中作不频繁转换及电动机不频繁启动之用

5、。 断路器具有过载、 短路和欠电压保护装置， 能保护线路和电源设备不受损坏。 （1） 断路器按照其额定极限短路分断能力（ICU）的高低，分为 C 型（基本型） 、L 型（标准型） 、M 型（较高分断型） 、H 型（高分断型）四类。该断路器具有体积小、分断高、飞弧短（部分规格零飞弧） 、抗振动等特点，并通过了核工业条件（1E 级）试验和船舶条件的试验，成为国产产品中唯一能用于核工业基地的产品，更是陆地及船舶使用的理想产品。 （2） 本断路器可垂直安装（即竖装） ，亦可水平安装（即横装） 。 （3） 本断路器产品执行下列标准： IEC 9471 及 GB/T 14048.1 总则 IEC 9472

6、 及 GB 14048.2 低压断路器 IEC 9474 及 GB 14048.4 接触器和电动机启动器 IEC 9475.1 及 GB14048.5 机电式控制电路电器 （二） 相关符号含义及关系式 1.Inm断路器壳架等级额定电流（A） 。 2.In断路器额定电流（A） 。 3.Icu额定极限短路分断电流（A） 。 4.Ics额定运行短路分断电流（A） 。 5.Icw额定短时耐受电流（A） 。 6.IB线路负载计算电流（A） 。 7.Id该断路器负载侧短路电流（A） 。 筑龙网WWW.ZHULONG.COM罗列成关系式： IdIcuIcsIcwInmInIB （三） 通断能力 Icu、Ic

7、s 的定义 断路器的通断能力采用两种表示方法，一是用 Icu、Ics 表示：二是用短路特性类别 P1、P2 确定的通断能力表示。 1.Icu 为额定极限短路分断能力， 表示断路器在规定的试验操作顺序 （otco）条件下的最大极限值，试验操作后不考虑继续承载它的额定电流。 2.Ics 为额定运行短路分断能力，表示断路器在规定的试验操作顺序（otcotco）条件下额定运行值，试验操作后需考虑继续承载它的额定电流。 3.P1 为 IEC 1571 标准中规定的短路特性类别。 P1 类的操作顺序为 otco。 P2 为 IEC1571 标准中规定的短路特性类别。P2 类的操作顺序为 otcotco。在

8、经过短路分断能力试验后，断路器在额定电压下能接通和分断其额定电流。 断路器的通断能力值在交流运行时是指周期分量有效值。 上述操作顺序中“o”表示分断操作； “co”表示接通操作后紧接着分断操作； “t”表示时间间隔，一般不小于 3min. （四） 电源期望值 1.额定电压AC3N220/380V 允许公差5； 2.额定频率50Hz； 3.额定电流满足配电系统 IBIn； 4.功率因数0.9cos ?1。 （五） 技术指标 1.GB 14048.294 低压开关设备和控制设备， 低压断路器 国家强制性标准。 2.符合相关 IEC 609472 技术标准。 3.设计当选产品必须达到 1、2 两项产

9、品制造技术指标和规定。 （六） 技术参数选择 详细阅读分析研究欲选用该系列低压断路器的各项技术参数， 符合所设计的配电系统技术参数方可选用。 各系列低压断路器技术参数特性曲线详见各品牌系列样筑龙网WWW.ZHULONG.COM本。 （七） 鉴别比较设计选型 1.根据供电负荷级别及建筑物类别、面积、层数、高度、用电设备容量、建筑物使用性质及环境、节能指标、自动化管理程度、对欲选的低压断路器作可行性研究和技术经济比较。 2.分析研究电源距离负荷端远与近；电力变压器容量大与小；该低压断路器负荷侧短路电流大小等因素。 3.如高层民用住宅、办公楼等属于二、三类建筑物内二、三级用电负荷，一般可选用 DW1

10、5、DW16、DW914 等系列保护电源的主断路器，DZ20Y 等系列塑壳式低压断路器作保护电动机断路器。如星级宾馆、外企及合资工程、重大会堂及政治活动场所、广播及电视台、重大航空港、客站、码头、国际贸易商厦、写字楼、金融中心、使、领事馆工程、超高层等属于一类建筑物内一级负荷用电，宜选用CW1、DW914、ME、Master Pact、F 等系列万能式低压断路器作电源保护主断路器； （ABB）S 系列、Com Pact系列、DZ20G 型等塑壳式低压断路器作配电系统第二、三级的保护断路器。 4.低压断路器应符合电网额定电压、额定频率、设备额定电流、故障短路时的分断能力。 5.低压断路器应能保证

11、配电系统正常工作，电动机正常启动或短路、过载、接地故障等事故状态时的自动分断。 6.各级断路器的瞬时或延时脱扣时间/电流特性、 额定电流 In 应优化组合设定选择性，并且保证系统供用电安全可靠、经济合理运行。 7. 配电系统低压断路器设置，应尽量减少级数，一般以 34 级为宜。 二、10、20、35/0.4kV 各级容量变压器的低压侧主断路器选择配套 （一） 选择配套依据 不同额定容量（kVA）的变压器，对应不同的额定负荷电流（IB） ，根据所设计工程具体的变压器容量，计算出该变压器二次侧 0.4kV 的额定电流。将变压器标称额定容量换算成标称额定负荷 电流的计算公式如下： 式中 IB额定负荷

12、电流（A） ； Ue额定电压（V） ； kVA变压器标称额定容量（kVA） 。 筑龙网WWW.ZHULONG.COM例一， 设一台 SC10/0.4kV1600kVA 配电变压器，求出低压侧额定负荷电流IB，以选择配套低压侧主断路器。 （二） 选型原则 在工程设计实践选型时，应注意 IBInInm 的关系。而万能式低压断路器在实际生产中各系列壳架额定电流 Inm 等级不同， 故在设计选型确定系列时应选该系列实际生产的壳架额定电流 Inm 等级，但必须应是 InmInIB。表 1所列各系列万能式低压断路器为现时生产的 Inm 等级。 低压侧主断路器设计选型，还应注重考究该配电网络的短路电流；断路

13、器的分断能力；变压器可能的过载运行；大功率重负载电动机的频繁启动及反接制动；断路器工作环境温度等诸不利安全可靠运行的因素。 一般壳架额定电流 Inm 宜比实际线路额定电流选大一级。 上述例一题计算结果 IB 为 2431A， 按表 1 所列数据， 宜选用 Inm 为 2500A、 3200A或 4000A 的万能式低压断路器作主断路器。 按表 1 所列变压器容量等级 500010000kVA 四档，目前国内还没有如此大容量壳架额定电流 Inm 的低压主断路器可以匹配，但可采取多台变压器分列运行设计，一般用户 10kV 变压器上限容量可选 16002500kVA 为宜。 对设备设计选型是一个认识

14、实践过程，必须详细阅读欲选系列产品的样本资料，掌握产品全部技术参数，比较鉴别，才能作出准确选择。 （三） 万能式低压主断路器配套示例 1.万能式低压断路器技术指标 万能式低压断路器作设计选型时，应考核的主要技术指标有：额定电压 U；断路器壳架额定电流 Inm；断路器额定电流 In；额定运行分断能力 Ics；额定极限分断能力 Icu；额定短时耐受电流 Icw；极数（24P） ；各系列过电流保护脱扣器时间/电流特性曲线及选择性、机械寿命（次数） ；电气寿命（次数） ；断路器安装形式和壳体体积尺寸等产品技术指标。 （1） 额定电压AC200、230、240、250、380、400、415、500、6

15、00、690V、DC250、400V。 （2） 断路器壳架额定电流 Inm各种牌号系列额定电流不同，必须详细阅读欲选产品品种的技术资料，或参考表 1 所列产品技术数据。 筑龙网WWW.ZHULONG.COM（3） 断路器额定电流 In各种品牌系列额定电流等级不同，必须按所设计的变压器容量 kVA 及详细阅读欲选产品技术资料对应选定。 （4） 额定运行分断能力 Ics 一般断路器产品档次高即分断能力大，需根据负荷级别及建筑物类别和资金承受能力选定，以分断能力大者为优。 （5） 额定极限分断能力 Icu等于 Ics0.51 倍，即经过极限值分断后报废不再重复使用。 （6） 额定短时耐受电流 Icw

16、即在 1s 时间内耐受的过载电流，不影响断路器继续使用。 （7） 极数各系列产品不一样，一般为 24 极。 （8） 过电流保护脱扣器时间/电流特性曲线 各系列特性曲线不同，这是设计人员对设备选型自动操作，上下级断路器动作选择性的重要参数，脱扣时间与额定电流过载动作倍数之间是反比关系，必须详读欲选产品技术资料确定。 （9） 机械寿命各系列产品不同，与断路器额定容量成反比，与断路器品质档次优劣成正比，一般操作次数为 200035000 次。 （10） 电气寿命各系列产品不同，与断路器额定容量成反比，与断路器品质档次优劣成正比，一般操作次数为 200012000 次。 （11） 断路器安装形式分为固定式、插入式、抽出式、垂直安装。 （12） 壳体体积尺寸各系列体积尺寸完全不同