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1、塑壳断路器的选用1.引 言 塑料外壳式断路器以下简称MCCB，作为低压配电系统和电动机保护回路中的过载、短路保护电器，是应用极广的产品。随着现代科技水平的不断发展，新技术、新工艺、新材料不断出现，断路器的生产工艺及各种材质不断改进，使断路器的性能有了很大的提高，除国际知名品牌，如ABB、施耐德外，国内一些企业也不甘落后，自行开发、研制或引进国外先进技术，并加以消化、吸收，也向市场推出了成熟了的产品如常熟开关厂的CMl、天津低压开关厂TM30等。这类产品具有零飞弧、高分断、大容量、进出线方向可以互换、智能型、四极、内部附件结构模块化、安装积木化、体积小型化等特点。实现了MCCB所需的选择性保护功
2、能和多种辅助功能，并带有通信接口，使低压配电系统实现自动化和组网成为可能；降低了低压成套配电装置的动、热稳定性的要求；缩小了成套配电装置的体积；大大地提高了供配电系统和设备运行的可靠性。 然而，目前在一些电气设计方案中，对MCCB的正确合理选用并不尽人意，往往忽略了所选厂家的MCCB规格、型号、附件等其它电气参数，特别是对一些新型MCCB的电气参数理解不透，标注不全、应用类别、使用场合及用途等考虑不周。选用了不合适的MCCB，导致成套厂订货困难，保护的选择性变差，灵敏性，合理性不符合设计规范要求，不但使MCCB没有物尽所用，反而造成了浪费，降低了配电系统的可靠性，影响了工矿企业的生产和人们的生
3、活。为此，本文结合有关MCCB的常用参数和国家标准谈谈自己对MCCB正确选用的一些看法。2.断路器的常用基本相关符号其合义及相互之间的关系 Inm断路器壳架等级电流A，它所指的含义是本断路器内所能安装的最大开关及脱扣器电流值。 In断路器的额定电流A，它所指的含义是该断路器内选用的额定热动型脱扣器电流值，在不可调固定式热脱扣器中In=Ir1。 Ir1断路器的长延时整定电流A，它所指的含义是该断路器的过载保护脱扣器所整定的电流值。 Ir2断路器的短延时整定电流A，它所指的含义是该断路器的短延时脱扣器整定的电流，它的数值在电子可调式脱扣器中为212Irl左右可调。 Ir3断路器的瞬时整定电流A，它
4、所指的含义是该断路器瞬时脱扣器整定的电流，它的数值在不可调固定式脱扣器中，配电型为5Irl、10Irl两种，电动机保护型为12Ir1，在电子可调式中，为416Irl左右可调。 Ir4断路器的单相接地整定电流A，它所指的含义是该断路器保护的线路或设备发生单相接地故障时，接地保护脱扣器整定的电流值，它的数值为0.20.6Irl左右可调。 Ire断路器的漏电动作电流A，它所指的含义是该断路器保护的线路或设备发生不正常泄漏电流时，漏电保护脱扣器整定的电流值。它的数值为0.03/0.1/0.3/0.5A几种。 Ir0断路器预报警动作电流A，它所指的含义是该断路器负载电流超出预先设定的电流时，预报警装置发
5、出报警指示信号，它的数值为0.5lIr1左右可调。 Ir2短延时脱扣器的脱扣时间整定值s，可调时间为0.050.45s。3.MCCB的额定分断能力Icu、Ics 根据IEC9472低压开关设备和控制设备，低压断路器GBl4048.2规范，低压断路器的分断能力有两个标准，一个是极限短路分断能力Icu它所表示的意思是断路器按试验循环分断此电流后，不考核继续承载电流的能力，也就是不再能继续使用了。另一个是运行短路分断能力Ics，它所表示的意思是断路器分断此电流后，需继续承载额定电流。也就是排除故障后能继续在线路中使用。这二个数值均是周期分量的有效值。在生产厂商和设计资料中一般Ics用Icu的数表示。
6、按断路器的制造规范有Ics=25、50、75、100Icu四档标准比值，并化整到最接近的整数。这二个分断能力数据是我们在选用MCCB、校验分断能力时必不可少的。在断路器的制造商样本中，一般提供的是Icu按照设计规范要求，低压断路器的开断电流Ifd应大于负荷侧短路电流最大值Id。这就产生一个问题，到底是选用Icu，还是Ics作为Ifd。笔者认为，当该断路器用于较重要的配电线路或设备，排除短路故障后，要求迅速恢复供电的，应当按Ics数值来考虑。如果是一般的配电回路，即可按Icu数值来考核。对于动作时间小于0.02s的MCCB也按Icu数值来考核即可。实际上，在有关设计手册上介绍，对于此时的低压断路
7、器的分断能力检验要求是，断路器的分断能力冲击电流有效值，或峰值电流应大于短路开始第一周期内的全电流有效值或峰值。4.短时耐受电流Icw 在具有三段保护特性的MCCB中，还有一个电气参数就是额定短时耐受电流Icw，它所表示的意思就是我们过去通常称的动热稳定电流的概念，即在1s的时间内耐受的电流值，耐受后不影响该断路器的继续使用。它主要是考核断路器在短延时状态下，要继续保证断路器自身的电气参数不变，外壳及构件不变形。在二段保护特性的MCCB中，无此项数值。5.保护类别A B 传统MCCB采用的是热保护加电磁后备保护，只可实现过载延时和短路瞬时动作的基本保 护功能，即具有二段保护特性。因此在短路条件
8、下无选择性可言，一般只能用作馈电断路器，而不能作为主断路器使用。由于目前已经有了具有成熟的过载长延时、短路短延时、特大短路瞬时动作的三段可调式保护特性的大容量、高分断MCCB，使MCCB既可作为主断路器使用，也可用于各级中，并有较好的选择性。因此把MCCB按使用类别分为非选择性断路器，类别为A，选择性断路器，类别为B。6.额定短路接通能力Icm 在制造厂规定的额定工作电压、额定频率以及一定的cos 对于交流或时间常数对于直流下断路器的接通短路电流的能力值，用最大预期峰值电流表示。对交流断路器而言，额定短路接通能力应不小于额定极限短路分断能力乘以表1中所列系数N的乘积；对于直流，Icm应Icu。
9、N为短路接通能力/短路分断能力，表中所列为要求的最小值。Icm持续的时间应0.05s，即断路器应在短延时脱扣器的最大延时范围内保持闭合的能力，此时它的瞬时脱扣器不动作，而由下级开关瞬动切除短路故障，或本级短延时时间到，由本开关切断短路故障，从而保证系统的选择性保护。此电气参数在国内生产厂商的样本中很少提及，在国外一些品牌MCCB的设计手册中偶有提及，它是MCCB制造商的考核指标之一。7.保护特性与选择性 根据被保护对象和用途MCCB分为5类：配电用、保护电动机用、“三防”场合用、船用及核电工业用。在一般建筑电气设计中常用的为前二类，后三类为特殊场合用，本文不作赘述。在有关厂商提供的设计样本中，
10、明确要求设计人员在断路器的型号、规格一栏中标注是配电用，还是电动机保护用。由于一般的标注中，配电用可不标，而电动机保护用则必须用一个代号表示，但一些设计人员省略了这一代号，导致了一些保护电动机场合用的MCCB，错误选用了配电用MCCB，这就带来了隐患。大家知道，电动机在起动瞬间有一个57In持续时间为1020s的启动尖峰电流。避开电动机起动时所引起的这个尖峰电流，保护单台电动机的断路器，要有个7.2倍Irl下的可返回时间电动机实际起动时间的考核指标。对于接有几台电动机的配电线路上的断路器，要考核的3倍Ir1下的可返回时间线路中最大起动电流的电动机的起动时间。可返回时间一般有l15s数档，在设计
11、时可按电动机实际起动时间选用其中的一档。因此，这二类断路器的使用条件、保护特性存这个问题。 2 A类与B类MCCB的瞬时脱扣器保护功能不完全一样。B类断路器的瞬时和短延时脱扣器各司其职，它的短延时脱扣器是保证上下级断路器之间的动作选择性，而瞬时脱扣器作为特大短路时保护线路用，瞬时切除故障。 3 各设计手册在谈到断路器为配合上、下级的选择性，要求上一级的动作电流大于下一级动作电流的12倍，但没明确是哪个脱扣器之间的配合。笔者认为，对于B类的MCCB由于短延时脱扣器之间有时间级差己保证了选择性，故不需要再配合，对于上级为B类的MCCB，下级无论有很大的差异，以CMl为例，见表2、3。 对于MCCB
12、过电流脱扣器的整定与计算本文不作具体介绍，可参照有关设计手册，但要注意以下三个问题： 1因为MCCB瞬时动作的动作时间为全分断时间，约20ms左右，而电动机启动电流有周期分量和非周期分量，其峰值约为电动机启动电流的1.82.0倍，持续时间约为30ms左右，所以选用A类MCCB瞬时脱扣器动作电流时，要注意为A、B类断路器的瞬时脱扣器，因为上级的动作电流已大于下级断路器保护范围的最大短路电流的1.1倍，故也不需要配合，当上、下级均为A类MCCB的瞬时脱扣器时，由于脱扣器均按躲过本线路上的尖峰电流原则整定动作电流，而上下两段线路的尖峰电流一般相差较小，若上一级不大于下一级瞬时动作电流1.2倍以上，有
13、可能在发生短路时，上下级同时动作，破坏了选择性，因此在这种情况下必须配合。8.隔离功能 根据IEC947及GBl4048低压断路器中规定：保证触头间达到规定隔离距离的断路器才能适合兼作隔离开关。这一条强调了并不是所有的断路器均能作为隔离电器使用的，特别是MCCB。由于结构紧凑，有时较难满足隔离器爬电距离、空气间隙等参数要求。因此，在制造厂商的样本中若指明本断路器有隔离功能，我们才可在设计中把本断路器兼作隔离器，或把所有脱扣器取消，单独作为一个隔离开关使用。9.四极断路器 关于四极断路器的使用场合，以CMl为例： 四极MCCB分为A、B、C、D四种。 A型N极不安装过电流脱扣器，且N极始终接通，
14、不与其它三极一起合分。 B型N极不安装过电流脱扣器，且N极与其他三极一起合分。 C型N极安装过电流脱扣器，且N极与其他三极一起合分。 D型N极安装过电流脱扣器，且N极始终接通，不与其它三极一起合分。这里有两个问题要注意： 1在用四极MCCB的场合，一定要注明是选用产品中哪一种，因为同为四极，但在N线上有无安装过电流脱扣器，其作用和目的是不同的。N线上安装过电流脱扣器，它可以用在三相四线配电的单相负荷为主的线路中，或使用在产生大量谐波的非线性负荷如气体放电灯，可控硅调光、调速线路中，或其它有一些有特殊要求的场合。一般设备回路可选用N线不装过电流脱扣器的MCCB。 2实际上，A、D两种虽然称为四极
15、断路器，但它的N极始终接通，并不随其它三极一起合分，因此，此类MCCB俗称“假四极”，与三极MCCB无本质的区别，它比三极唯一有用的是在成套柜中，线路的进出可能方便一些。因此，这类MCCB只能适合应用在三极的场合。如果选择错了，不但起不到保护作用，反而要出大问题，这个是目前设计和使用中最紊乱的一个问题，应引起大家重视。10.电源端和负载端 目前，国产的MCCB一般电源只能是上端子进线电源端，下端子出线负载端，它的额定分断能力也是在这种状况下测得的。这是由MCCB的灭弧性能所决定的。国外一些产品由于它在有关灭弧系统方面与传统的MCCB灭弧有很大的改进，可以做到电源端和负载端互换，而分断能力不受影响。在工程中若遇到特殊情况要求下进、上出或作为联络断路器使用，笔者认为，首先应选用电源端和负载端可互换的产品，万不得已，则必须严格按照制造厂商提供的有关降容系数换算一般降低2030左右选用合格的MCCB。11.限流型断路器 限流型断路器是目前低压断路器中应用
