断路器的选择 1.doc

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1、断路器的选择 1, 一般选用原则 (1)根据用途选择断路器的型式及极数; 根据最大工作电流选择断路器的额定电流;根据需要选择脱扣器的类型,附件的种类 和规格.具体要求是: 断路器的额定工作电压线路额定电压; 断路器的额定短路通断能力线路计算负载电流; 断路器的额定短路通断能力线路中可能出现的最大短路电流(一般按有效值计 算) ; 线路末端单相对地短路电流1.25 倍断路器瞬时(或短延时)脱扣整定电流; 断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压; 断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压; 电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压; 断路器用于照明电路时,电磁脱扣器的瞬时整定电流一般取负载电

2、流的 6 倍. (2)采取断路器作为单台电动机的短路保护时, 瞬时脱扣器的整定电流为电动机启动电 流的 1.35 倍(DW 系列断路器)或 1.7 倍(DZ 系列断路器) . (3)采用断路器作为多台电动机的短路保护时,瞬时脱扣器的整定电流为 1.3 倍最大 一台电动机的启动电流再加上其余电动机的工作电流. (4)采用断路器作为配电变压器低压侧总开关时, 其分断能力应大于变压器低压侧的短 路电流值, 脱扣器的额定电流不应小于变压器的额定电流, 短路保护的整定电流一般为变压 器额定电流的 6-10 倍;过载保护的的整定电流等于变压器的额定电流. (5)初步选定断路器的类型和等级后,还要与上,下级

3、开关的保护特性进行配合,以免 越级跳闸,扩大事故范围. 2,电动机保护用断路器的选用 电动机保护用断路器可分为两类: 一类是指断路器只作保护而不负担正常操作;另一类是指断路器需兼作保护和不频繁 操作之用.后一类情况需考虑操作条件和电寿命.电动机保护用断路器的选用原则为: (1) 长延时电流整定值等于电动机额定电流. (2) 瞬时整定电流:对保护笼型电动机的断路器,瞬时整定电流等于(8-15)倍电动 机额定电流,取决于被保护电动机的型号,容量和启动条件;对于保护绕线转子电动机的断 路器,瞬时整定电流等于(3-6)倍电动机额定电流,取决于被保护绕线转子电动机的型号, 容量和启动条件. (3) 6

4、倍长延时电流整定值的可返回时间大于等于电动机实际启动时间.按启动时负 载的轻重,可选用可返回时间为 1,3,5,8,15S 中的某一档. 3,导线保护断路器的选用 照明,生活用导线保护断路器,是指在生活建筑中用来保护配电系统的断路器,选用 时应考虑: (1) 长延时整定值小于等于线路计算负载电流. (2) 瞬时动作整定值等于(6-20)倍线路计算负载电流. 低压配电系统中断路器的科学选型 低压配电系统中断路器的科学选型 断路器广泛应用于低压配电系统中,是一种保护电器元件.在设计低压配电系统 时,应注意断路器的选择性,对断路器过流脱扣器额定电流进行选择和整定,确 保充分发挥过电流脱扣器的作用;当

5、环境温度大于或小于校准温度值时,应根据 制造商提供的温度与载流能力修正系数来调整低压断路器的额定电流值. 一,断路器的几种电流参数 断路器的额定电流 In,是指脱扣器能长期通过的电流,也就是脱扣器额定电流. 断路器壳架等级额定电流 Inm, 用基本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外 壳中所装的最大脱扣器额定电流表示. 它决定了所能安装的脱扣器的最大额定电 流值.例如,DW151600 额定电流 800A 的断路器,1600 A 是断路器的壳架等 级额定电流 Inm,断路器的额定电流 In 为 800A. 过电流脱扣器可分为过载脱扣器和短路(电磁)脱扣器,有长延时动作电流(Ir1) , 短延时

6、动作电流(Ir2)和瞬时动作电流(Ir3)之分.如正泰产 DW151600 的 Ir1 为(0.71)In,Ir3 为(13)In,没有短延时脱扣器;常熟产 CW21600A 的 Ir1 为(0.41)In,Ir2 为(0.415)In+OFF,短延时时间 0.1s0.4s,共 4 级,Ir3 为 1.6KA35 KA+OFF. 断路器的额定极限短路分断能力(Icu):按规定的试验程序所规定的条件,不包括 断路器继续承载其额定电流能力的分断能力; 也就是断路器规定的试验电压及其 它规定条件下的极限短路分断电流值,不考虑断路器继续承载它的额定电流.极 限短路分断能力 Icu 的试验程序为 OtC

7、O. 其具体试验是:把线路的电流调 整到预期的短路电流值(例如 380V,50KA),而试验按钮未合,被试断路器处于 合闸位置, 按下试验按钮, 断路器通过 50KA 的短路电流, 断路器立即开断(OPEN 简称 O)并熄灭电弧,断路器应完好,且能再合闸.t 为间歇时间,一般为 3min, 此时线路处于热 备状 态(试验按 钮仍在按 下状态), 断路器再 进行一次接通 (CLOSE 简称 C)和紧接着的开断(O)(接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动 和热稳定性和动,静触头因弹跳的磨损).此程序即为 CO.断路器能完全分断, 熄灭电弧,并无超出规定的损伤,就认定它的极限分断能力试验成功.额定

8、运行 短路分断能力 Ics , 是指断路器在规定的试验电压及其它规定条件下的一种比额 定极限短路分断电流小的分断电流值,在按规定的试验程序 OtCOtCO 动作之后,断路器应有继续承载它的额定电流的能力.它比 Icu 的试验程序多了 一次 CO.Ics 是 Icu 的一个百分数.对于万能式和塑壳式断路器, Ics 值略有不 万能式允许 Ics 最小是 50%的 Icu , Ics=Icu 同, 塑壳式允许 Ics 最小可以是 25%Icu, 的断路器是很少的. 我国的 DW45 智能型万能式断路器的 Ics 为 62.5%65%Icu, 国际上,ABB 公司的 F 系列,施耐德的 M 系列也不

9、过是 70%左右. 二,断路器的电流整定 低压断路器过流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流,即 InIjs (Ijs 为所 保护配电线路的计算电流).断路器的长延时动作电流(Ir1)主要是用来保护过 负荷,一般情况,Ir1 取线路计算电流的 1.1 倍,即 Ir11.1Ijs (Ijs 为所保护的配 电线路的计算电流)短延时过流脱扣器动作电流 (Ir2) 应躲过线路的尖峰电流 Ipk, 通常按下式确定:Ir21.2(Ipk+ Ijs)其中:Ipk 为保护线路中最大 1 台电机的 起动电流 Ijs为除起动电流最大的 1 台电机以外的线路计算电流断路器短延时动 作的整定时间通常分:0.1s,0

10、.2s,0.3s,0.4s.为保证保护装置动作的选择性, 上下 2 级断路器的级差通常取 0.10.2 s,动作时间还应满足被保护线路的热效 应要求.断路器瞬时动作电流 Ir3 应满足 Ir31.3(Ipk+ Ijs) ,为满足被保护线 路的断路器之间的选择性,还要求 Ir3 大于下一级断路器所保护的线路发生故障 时的短路电流的 1.1 倍. 三,断路器过电流保护动作的选择性 在断路器所保护的配电系统中,当发生电气故障时,距故障点最近的断路器动作 将故障切除,而其他各级断路器不动作,从而将故障所造成断电限制在最小范围 内, 使其它无故障供电回路仍能保持正常供电, 这就是对断路器所要求的选择性.

11、 断路器的选择性在低压配电系统的设计中占有十分重要的位置, 它可以给用户带 来便利,并能保证供电回路工作的连续性.在低压配电系统中使用的断路器按其 保护性能可分为选择性和非选择性两类.选择性低压断路器,其瞬时特性和短延 时特性适用于短路动作,而长延时特性适用于过载保护.在低压配电系统中,要 保证上,下两级断路器之间选择性动作,一般上一级断路器采用选择性断路器, 下一级断路器采用非选择性断路器或选择性断路器, 主要是利用短延时脱扣器的 延时动作或延时动作时间的不同,以获得选择性.无论下一级是选择性断路器还 是非选择性断路器, 上一级断路器的瞬时过电流脱扣器整定电流一般不得小于下 一级断路器出线端

12、的最大三相短路电流的 1.1 倍. 如果下一级也是选择性断路器,为保证选择性,上一级断路器的短延时动作时间 至少比下一级断路器的短延时动作时间长 0.1S. 四,选择满足分断能力的断路器 我们一般根据线路预期短路电流来选择满足分断能力的断路器, 但线路预期短路 电流的计算是一项非常繁琐的工作.下面,我们采用一种工程上可以接受的简捷 估算方法: 1.对于 10/0.4KV 电压等级的变压器,可以认为高压侧的短路容量为无穷大 2.变压器的阻抗电压 UK 表示变压器副边短接(路),当副边达到其额定电流时, 原边电压为其额定电压的百分值.因此当原边电压为额定电压时,副边电流就可 以认为接近它的预期短路

13、电流.I1.44P/UK(P 为变压器功率) 3.如果短路点离变压器有一定的距离, 则需考虑线路阻抗, 因此短路电流将减小. 例如 SL7 系列变压器(配导线为三芯铝线电缆),容量为 200KVA,变压器出线端 短路时,三相短路电流为 7210A.短路点离变压器的距离为 100m 时,短路电流 降为 4740A;当变压器容量为 100KVA 时其出线端的短路电流为 3616A,离变压 器的距离为 100m 处短路时,短路电流为 2440A.远离 100m 时短路电流分别为 0m 的 65.74%和 67.47%.所以,用户在设计时,应根据安装处可能出现的最大 短路电流选择断路器,不必把余量放得

14、过大,以免造成浪费. 例如:变压器型号 S7800/10 一次侧额定电流 46.2A 二次侧额定电流 1154A 阻抗电压 4.5% 通过以上估算二次侧预期短路电流:11544.5%=25644 A26KA 实际使用的断 路器为常安产 DW15-1600 断路器,额定运行短路分断能力 Ics 为 40 KA,所配 过电流脱扣器为选择型,长延时可调值范围为 11201600A,短延时可调值范围 为 480016000A, 短延时时间为 0.2 秒, 瞬断电流可调值范围为 1600032000A. 断路器的运行短路分断能力 40 KA26KA,可见,该断路器用于 800KVA 变压器 二次侧主进,

15、完全满足运行短路分断能力.二次侧主母线采用 10010mm 铜排, 额定载流量 1600A,考虑变压器的最大负荷电流,我们把长延时整定为 1100A, 保证变压器不长时间过载运行.低压最大功率的电机是 280KW 6 极电机(80 型 空气压缩机) ,起动电流 499A,采用电抗降压起动,以 4 倍计算,起动电流为 2000A,再加正常负荷电流 1000A,共计 3000A,可见,短延时的电流必须大于 30001.2=3600 A,我们实际整定为 4000 A.短延时时间为 0.2 秒.由于变压器 的二次侧预期短路电流是 26KA,可见瞬断电流必须小于 26KA,考虑成本,下 一级配电用断路器

16、都采用非选择性电流脱扣器. 为了保证过电流保护系统的选择 性,我们把瞬断电流值整定为 16 KA(断路器瞬时过电流整定可调最小值) ,既 能保证二次侧主回路发生短路断路器可靠动作,又能躲过一些较小的(小于 16 KA)短路故障电流,尽可能保证系统的选择性. 七,结束语 研究断路器过电流保护在低压配电系统中有着重要意义, 正确地使用断路器可以 有效地提高低压配电系统的运行性能,尤其对于停电对生产影响较大的企业,更 应该注意断路器的科学选型, 电流参数合理整定, 保证低压配电系统的稳定运行.总结：电机速断保护整定值是一个范围：它的下限是躲过电机启动电流，即保证在电机启动时保护不误动作；上限是系统最小运行方式下保护安装处两相短路电流的1/2。电机速断保护整定值只要在此范围内都是正确的，没有必要设置太小。 运行速断保护不必躲过电机启动电流，但是有两个因素还是要考虑的：一是电机短时过载，电机在最大转矩时的相应电流可达其额定电流的两倍；二是电机附近的电网短路时，电机要反馈一定的短路电流。