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断路器选择的要点

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断路器选择的要点_第1页
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一、不同的负载应选用不同类型的断路器一、不同的负载应选用不同类型的断路器最常见的负载有配电线路、电动机和家用与类似家用(照明、家用电器等)三大类以此相对应的便有配电保护型、电动机保护型和家用及类似家用保护型的断路器这三类断路器的保护性质和保护特性是不相同的对配电型断路器而言,它有 A 类和 B 类之分:A 类为非选择型,B 类为选择型所谓选择型是指断路器具有过载长延时、短路短延时和短路瞬时的三段保护特性万能式(又称框架式)断路器中的 DW15 系列、DW17(ME)系列、AH 系列和 DW40、DW45 系列中大部分是 B 型,而 DZ5、DZ15、 DZ20、TO、TG、CM1、TM30及 HSM1 等系列和万能式 DW15、DW17 的某些规格因仅有过载长延时 、短路瞬时的二段保护,它们是属于非选择型的 A 类断路器选择性保护,如图 1 所示图 1当 F 点短路时,只有靠近 F 点的 QF2 断路器动作,而上方位的 QF1 断路器不动作,这就是选择性保护(由于 QF1 不动作,就使未发生故障的 QF3、QF4 支路保持供电)如果 QF2 和 QF1 都是 A 类断路器,则 F 点发生短路,短路电流值达一定值时,QF1、QF2 同时动作 ,QF1断路器回路及其下的支路全部停电,就不是选择性保护了。

能够实现选择性保护的原因是,QF1 为 B 类断路器,它具有短路短延时性能,当 F 点短路时, 短路电流流过 QF2 支路,也流过 QF1 回路,QF2 的瞬时动作脱扣器动作(通常它的全分断时间不大于 0.02s),因QF1 的短延时,QF1 在 0.02s 内不会动作(它的短延时≥0.1s 或 0.2、0.3 、0.4s)在 QF2 动作切断故障线路时,整个系统就恢复了正常可见,如果要达到选择性保护的要求,上一级的断路器应选用具有三段保护的可见,如果要达到选择性保护的要求,上一级的断路器应选用具有三段保护的 B B 型断路器型断路器对于直接保护电动机的电动机保护型断路器,它只要有过载长延时和短路瞬时的二段保护性能就够了,也就是说它可选择 A 类断路器(包括塑壳式和万能式),DZ5、DZ15、TO、TG、GM1 、TM30、HSM1 及 DW15等系列除有配电保护的性能外,它们的 630A 及以下规格均有保护电动机的功能家用和类似场所的保护(过去又称它为导线保护或照明保护),也是一种小型的 A 类断路器,其典型产品有 C45N、PX200C、HSM8 等等配电(线路)、电动机和家用等的过电流保护断路器,因保护对象(如变压器、电线电缆、电动机和家用电器等)的承受过载电流的能力(包括电动机的起动电流和起动时间等)有差异, 因此,选用的断路器的保护特性也是不同的。

1 1)表)表 1 1 为配电保护型断路器的反时限断开特性为配电保护型断路器的反时限断开特性表 1约定时间/h通过电流名称整定电流倍数In≤63AIn>63A约定不脱扣电流1.05In≥1≥2约定脱扣电流1.30In<1<2可返回时间/s返回特性电流3.0In5812注:可返回特性:考虑到配电线路内有电动机群,由于电动机仅是其负载的一部分,且一群电动机不会同时起动,故确定为 3In(In 为断路器的额定电流, In≥IL,IL 为线路额定电流),对断路器进行试验,当试验电流为 3In 时保持 5s(In≤40 A 时),8s(40A<In<250A 时),12s(In>250A 时),然后将电流返回至 In ,断路器应不动作,这就是返回特性2 2)表)表 2 2 为电动机保护型断路器的反时限断开特性为电动机保护型断路器的反时限断开特性表 2通过电流名称整定电流倍数约定时间约定不脱扣电流1.0In≥2h1.2In<2h1.5In*约定脱扣电流7.2In**注:*按电动机负载性质可以选 2、4、8、12min 之内动作,一般的选 2~4min 7.2In 也是一种可返回特性,它必须躲过电动机的起动电流(5~7 倍In),Tp 为延时时间,按电动机的负载性质可选动作时间Tp 为 2s<Tp≤ 10s、4s<Tp≤10s、6s<Tp≤20s 和 9s<Tp≤30s,一般选用 2s<Tp≤10s 或 4s<Tp≤10s。

3 3)配电保护型的瞬动整定电流为)配电保护型的瞬动整定电流为 1010I In n(误差为(误差为±20%±20%)), ,I In n 为为 400A400A 及以上规格,及以上规格, 可以在可以在 5 5I In n 和和 1010I In n中任选一种(由用户提出,制造厂整定);电动机保护型的瞬动整定中任选一种(由用户提出,制造厂整定);电动机保护型的瞬动整定 电流为电流为 1212I In,n,一般设计时一般设计时I In n 可以等可以等于电动机的额定电流于电动机的额定电流4 4)表)表 3 3 为家用和类似场所用断路器的过载脱扣特性为家用和类似场所用断路器的过载脱扣特性表 3脱扣器型式断路器的脱扣器额定电流In 通过电流规定时间(脱扣或不脱扣极限时间)预期结果≤63≥1h B、C、D >631.13In ≥2h不脱扣≤63<1h B、C、D >631.45In <2h脱扣≤321s~60s B、C、D >322.55In 1s~120s脱扣B3InC5InD所有值10In≥0.1s不脱扣B5InC10InD所有值50In<0.1s脱扣注:B、C、D 型是瞬时脱扣器的型式:B 型脱扣电流>3~5In,C 型脱扣电 流>5~10In,D 型脱扣电流>10~50In。

用户可根据保护对象的需要,任选它 们中的一种5 5))B B 类断路器的短路短延时特性类断路器的短路短延时特性DW15 型断路器:3~10In (Inm为 1600A 时,Inm为壳架等级电流),3~6In(Inm 为 2500A、4000A 时),短延时时间为 0.2 或 0.5sME 型 断路器:3~12In,短延时时间 0~0.3s 可调DW45 型断路器:0.4~15In ,短延时时间 0.1、0.2、0.3 和 0.4s 可调在进行工程设计时,应根据不同的负载对象来选择不同保护特性(如上所述)的断路器,以免 因选用不当造成严重后果在实践中最容易混淆的是电动机负载保护误选为配电保护型或家 用保护型小型断路器(MCB)也有电动机保护型,如天津梅兰日兰的 C45AD 等,它们的保护 特性应符合表 2二、选择不同类型短路分断能力的断路器来适应不同的线路预期短路电流(二、选择不同类型短路分断能力的断路器来适应不同的线路预期短路电流( 当当I I在相同的情况时)的需在相同的情况时)的需要要断路器的选用原则是:断路器的短路分断能力断路器的选用原则是:断路器的短路分断能力≥≥线路的预期短路电流。

线路的预期短路电流假设某电源(SL7 10/0.4kV 变压器)的容量为 1600kVA,二次电流为 2312A,其出线端 5m 处的 短路电流为 42.96kA某一支路的额定电流为 125A,由于此支路离变压器很近,如在 10m 处 ,则此支路的断路器需要考虑采用 HSM1_125H 型塑壳式断路器(它的极限短路分断能力为 400 V、50kA)但是离变压器 50m处,由于汇流排等的电阻和电抗值影响,50m 处的短路电流已经 降到 34.5kA,而 100m 处,降为 28.8kA对此就可选择 HSM1_125M 型塑壳式断路器(它的极 限短路分断能力为 400V、35kA)现在国内许多断路器生产厂家,对同一壳架等级电流的短路分断能力分为 E、S、M、H、L(杭 州之江开关厂的 HSM1 系列)或 C、L、M、H(常熟开关厂的 CM1 系列)或 S、H、R、U(天津低压电器公司的 TM30系列)等级别其中,E 为经济型,S 为标准型,M 为中短路分断型,H 为高分断型,L 为限流型,C 为经济型,L 为低分断型;M 为高分断型,H 为超高分断型;S 为标准型,H 为高分断型,R 为限流型,U 为超高分断型。

以 HSM1_125 型塑壳断路器为例,E 型的极限短路分断能力为 400V、15kA,S 型为 400V、25kA ,M 型为 400V、35kA,H 型为 400V、50kA它们的价格也相差很大,如以 E 型为 1,则 S 型为 1. 2,M 型为 1.4,H型为 2,即购买一台 H 型的断路器的钱,可以购买二台 E 型用户在设计选 用时,不必人为地加上所谓保险系数,以免造成浪费三、关于断路器的极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受电流三、关于断路器的极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受电流极限短路分断能力(Icu),是指在一定的试验参数(电压、短路电流、功率因数) 条件下,经一定的试验程序,能够接通、分断的短路电流,经此通断后,不再继续承载其额 定电流的分断能力它的试验程序为 0—t(线上)C0 (“0”为分断,t 为间歇时间,一般为 3min,“C0”表示接通后立即分断)试检后要验证脱扣特性和工频耐压运行短路分断能力(Ics),是指在一定的试验参数(电压、短路电流和功率因数)条件下,经一定的试验程序,能够接通、分断的短路电流,经此通断后,还要继续承载其额 定电流的分断能力,它的试验程序为 0—t(线上)C0—t (线上)C0。

短时耐受电流(Icw),是指在一定的电压、短路电流、功率因数下,忍受 0.05、0.1、0.25、0.5 或 1s 而断路器不允许脱扣的能力,Icw是在短延时脱扣时 ,对断路器的电动稳定性和热稳定性的考核指标,它是针对 B 类断路器的,通常Icw 的最小值是:当In≤2500A 时,它为 12In 或 5kA,而In>2500A 时,它为 30kA( DW45_2000 的Icw 为 400V、50kA,DW45_3200 的Icw 为 400V、65kA)运行短路分断能力的试验条件极为苛刻(一次分断、二次通断),由于试后它还要继续承载额 定电流(其次数为寿命数的 5%),因此它不单要验证脱扣特性、工频耐压,还要验证温升 IEC947_2(以及 1997新版 IEC60947_2)和我国国家标准 GB140482 规定,Ics 可 以是极限短路分断能力Icu数值的 25%、50%、75%和 100%(B 类断路器为 50%、75%和 100%,B 类无 25%是鉴于它多数是用于主干线保护之故)上文提到的选择断路器的一个重要原则是断路器的短路分断能力≥线路的预期短路电流,这个断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力。

无论 A 类或 B 类断路器,它们的运行短路分断能力绝大多数是小于它的极限短路分断能力Icu 的A 类:DZ20 系列Ics=50%~77%Icu,CM1 系列Ics=58%~7 2%Icu,TM30 系列Ics=50%~75%Icu,(个别产品Ics=Icu)B 类:DW15 系列Ics=60%左右的Icu,(个别的如 630AIcs=Icu,但短路分断能力仅 400V 时 30kA),DW45 系列Ics=62.5%~80%Icu不管是 A 类或 B 类断路器,只要它的 Ics 符合 IEC947_2(或 GB14048.2)标准规定的 Icu百分比值都是合格产品用户在设计选用时只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了,对线路本身来说,例如上面举例的变压器容量为 1600kVA 的线路,可能出现的短路电流约为 43kA,它是仅计算离变压器距离为 5m,且把刀开关、互感器和断路器的内阻均看成零来计算的(短路电流因此比实际情况偏大)这种短路的机率极小在选用断路器时,只要它的极 限短路分断能力>43kA,譬如 50kA 就足够了经过“0”一次、“C0”一次就完成了它的使 命,必须更换新的断路器,而运行短路分断能力,例如为 50%的Icu,也达到 25kA ,它既可以实现。

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