断路器的选择

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： ①断路器的额定工作电压≥线路额定电压； ②断路器的额定短路通断能力≥线路计算负载电流； ③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）； ④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； ⑤断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压； ⑥断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压； ⑦电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压； ⑧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。 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。 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≤40A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)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)配电保护型的瞬动整定电流为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＞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)B类断路器的短路短延时特性DW15型断路器：3～10In(Inm为1600A时，Inm为壳架等级电流)，3～6In(Inm为2500A、4000A时)，短延时时间为0.2或0.5s。ME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。 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 2.1 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≤0.8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。 2.1 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/ (1.732U) 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℃，安装在封闭外壳中，无补偿的功率因数为0.6，有补偿的为0.86。　　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。 2.2 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=(4-8)In，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。