断路器的选择.pdf

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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流的 6 倍;2 采取断路器作为单台电动机的短路保

2、护时,瞬时脱扣器的整定电流为电动机启动电流的倍 DW 系列断路器或倍 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

3、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 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

4、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;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

5、、DW17ME 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;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

6、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,因QF1的短延时,QF1在内不会动作它的短延时或、;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 B 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

7、 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 表 1 为配电保护型断路器的反时限断开特性注：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 3InIn 为断路器的额

8、定电流,InIL,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 5sIn40A 时,8s40AIn250A 时,12sIn250A 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 表 2为电动机保护型断路器的反时限断开特性注：按电动机负载性质可以选 2、4、8、12min 之内动作,一般的选 24min;也是一种可返回特性,它必须躲过电动机的起动电流 57 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 2sTp10s、4sTp10s、6sTp20s 和 9sTp30s,一般选用 2sTp10s 或4sTp10s;3 配电保护型的瞬

9、动整定电流为 10In 误差为20%,In 为400A 及以上规格,可以在 5In 和 10In 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12In,一般设计时 In 可以等于电动机的额定电流;4 表 3 为家用和类似场所用断路器的过载脱扣特性注：B、C、D 型是瞬时脱扣器的型式：B型脱扣电流35In,C型脱扣电流510In,D型脱扣电流1050In;用户可根据保护对象的需要,任选它们中的一种;5B 类断路器的短路短延时特性 DW15 型断路器：310InInm 为 1600A 时,Inm 为壳架等级电流,36InInm 为 2500A、4000A 时,短延时时间为或;ME

10、 型断路器：312In,短延时时间0可调;DW45 型断路器：15In,短延时时间、和可调;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;用途和分类本章着重对天正集团公司生产的 DZ47-60 等小型断路器的主要技术性能、特点和选型进行介绍;1 用途小型断路器主要适用于额定电压 400V 及以下、额定电流一般为 125A 以下的线中路中进行过载和短路保护之用,也可作为电动机的

11、不频繁作和线路的不频繁转换之用;小型断路器以其安装轨道化、尺寸模数化、功能多样化、造型艺术化、使用安全等特点而广泛使用在工业、商业、高层建筑和民用住宅等领域;小型断路器符合下列标准：GB10963-1989家用及类似场所用断路器 2 分类按极数分 a 单极小型断路器；b 带一个保护极的二极小型断路器；c 带二个保护极的二极小型断路器；d 带三个保护极的三级小型断路器；e 带三个保护极的四极小型断路器；f 带四个保护极的四极小型断路器;结构小型断路器一般由塑料外壳、操作机构、过电流脱扣器包括瞬时和延时脱扣器触头系统、灭弧室等组成;下面介绍一种典型结构布局.塑料外壳由底座和盖组成,所有零部件都装于

12、塑料底座中;当线路发生过载和短路故障时,延时脱扣器和瞬时脱扣器便通过.传动杆顶开操作机构,从而带动触头的快速分断;小型断路器选用1、一般选用原则a 小型断路器的额定工作电压线路额定电压b 小型断路器额定电流线路计算负载电流c 小型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d 小型断路器瞬时脱扣器整定电流倍线路末端单相对地短路电流2、导线保护小型断路器的选用 a.长延时电流整定值线路负载电流 b.瞬时动作整定值6-20 倍线路计算负载电流3、电动机保护小型断路器的选用 a.长延时电流整定值电动机额定电流b.瞬时动作整定值8-15 倍电动机额定电流对保护鼠笼型电动机3-6 倍电动机额定电

13、流对保护绕线型电动机小型断路器选用注意事项 1、环境温度对额定电流的影响小型断路器的过载保护特性通常由采样无件电阻和感应无件热双金属片来完成,热双金属片受热弯曲而超过某一限度时,脱扣器跳扣,小型断路器断开而切除故障电流;在小型断路器标准中,规定了脱扣特性和基准温度;不同的标准规定的基准温度是不相同的;因此应考虑实际工作的环境温度不同于校验的基准温度,故应对其额定电流作修正；此外,标准中规定的校验条件是孤立的一小断路器,而实际使用时,若干台小断路器一台与环境要比校验时的温度高,为此对产品的额定值也要作必要的修正;GB10963-1989 和 IEC898-1995 规定基准温度为 30;一般情况

14、下,随着环境温度的升降,实际可使用电流会有所降低或升高,并与产品本身;参数有关;分析各种型号的产品后,表 1 提供的修正值可供参可;2、额定值的确定小型断路器额定电流的选定主要决定于被保护的负载的工作电流;这一工作电流由制造厂直接标出或从负载额定功率和额定电压简单地算出;电热器、制冷器和白炽灯负载电热器、制冷器和白炽灯在给定电压和功率时,可按下式计算其额定电流 Ic,再按些电流选择小断路器的类型与额定电流可按表 2 选用;单相：Ic=P/U三相：Ic=P/荧光灯负载时所选小断路器的额定电流取决于荧光灯功率、型式和灯数;表 3 给出了相应选用的小断路器的额定电流;其选用条件：环境温度为 25,安

15、装在封闭外壳中,无补偿的功率因数为,有补偿的为;对于以上各类电器的保护,各小型断路器的瞬时脱扣器应按IEC898、GB10963 标准选择 B 型和 C 型;电动机负载电动机负载下选择小型断路器时,首先要正确选择电动机电源的电缆的电缆截面积,因为电动机起动时可能造成电压降低,必须在容许范围值以内;为此,电缆的工作电流的载流量至少等于 In=Is/3 之和;式中 In 为电动机额定电流,Is 为起动电流,通常 Is=4-8In,由电动机类型决定;电压降：起动电动机时容许的电压降,对于公共配电系统为 5%,对于用户支线或下线变压器为 8%;如果被开动的机械在起动期间是低转矩,那么可按电动机额定电流

16、来验算其电压降；如属高起动转矩如碾磨机、食品机械、升降机等,则按起动电流来验算电压降;对每一电动机负载和每一电路,必须提供过载和短路保护;小断路器用于保护电动机负载时,则必须先获得电动机起动电流的大小及持续时间的数据,并参照小断路器保护特性类型,选择所需额定电流的断路器;具有D型脱扣器的小型断路器适用于电动机负载,用于有电动机的动力电路;电动机的特点是：在起动时有很大的浪涌电流见图 1,操作较频繁;较完整的控制与保护电路与保护特性见图 1;该电路由小断路器、按触器、热继电器与电动机串联组成,小断路器起短路保护及分断作用,接触器起电机控制作用,而热继电器实现过载保护功能;考虑到大惯量电机的起动电

17、流较大,故应选择D型脱扣器,如起动电流较小,则也可选用 C 型脱扣器的小断路器;小断路器与接触器配合使用时涉及的标准有：IEC947-1 低压开关设备与控制设备一般规则,GB10963、IEC947-4 低压控制设备等;3、选择性保护选择性保护又称分级保护,是指在系统中上下级电器之间的保护特性的配合；当在某一点出现过电流故障时,指定在这一范围动作的断路器或熔断器动作,而其它的保护电器不动作,从而使受故障影响的负载数目限制到最少,见图2;只在下级D3处短路,则断路器Q3动作断开,其余断路器 Q1 和 Q2 不应动作,而仍闭合;选择性区和短路区：a.过载区的选择断路器的安秒特性是一个反延时曲线;曲线高如 Q1 曲线表示过载后到分断的延时时间较长;对于每个断路器的安秒特性都有一定的分散性,因此规定了它的上限及下限区,见图 3;空气开关的型号选择问题