Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ Ｙｕ ｚｉｄｏｎｇｈｕａ 三 量 配电工程低压断路器的合理选择及设计分析 蒋峥 （金华市三为电力实业有限公司，浙江金华３２１０００） 摘要：详细介绍了配电工程中低压断路器选用、设计、安装的重要环节，同时对低压断路器选用以及设计参数进行归纳分析。 关键词：配电工程；低压断路器；选用；设计参数 ０ 引言 低压断路器作为一种保护电器元件在低压配电系统中被广泛 使用，是配电系统中主要的电器设备之一，也是功能最完善的带电 的智能型万能式断路器还带有接地故障保护功能。 对于电动机保护型断路器，它只要有过载长延时和短路瞬时 的二段保护性能就足够了，可选用非选择型断路器（包括塑壳式和 万能式），ＤＺ２５、Ｙ工Ｍ５Ｏ、ＨＳＭＩ及Ｄｗ１５等系列除有配电保护的 性能外，其８００Ａ及以下规格均有保护电动机的功能。 家用类的断路器，也是一种额定电流在６３ Ａ以下的小型非选 择型断路器。 ２．２根据保护选择型要求配置低压断路器 保护电器。低压断路器具有短路保护、过载保护、控制和隔离的功 能，适用于工业与民用建筑终端低压配电系统。根据不同的需要， 断路器可配备不同的继电器或脱扣器。脱扣器是断路器总体的一 个组成部分，低压断路器一般由脱扣器来完成其保护功能。设计中 应根据负载大小、保护选择要求以及短路电流不同，综合配置合适 的断路器。 选择性保护示意图，如图ｌ所示。 １低压断路器的类型 （Ｉ）按保护性能分低压断路器有Ａ类和Ｂ类：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性。（２）按设计形式分有万能式 断路器 器 （ＡＣＢ）、塑壳式（ＭｃｃＢ）。（３）按分断介质分有空气分断、真空分 断、气体分断。（４）按操作机构的控制方法分有储能操作和无储能 操作。（５）按安装方式分有固定式、插入式、抽屉式。 ２低压断路器的选用及设计参数 万能式断路器（部分规格）都是有过载长延时、短路短延时和 短路瞬动的三段保护功能来实现选择性保护。因此，大多数主干线 器一般不具备短路短延时功能（仅有过载长延时和短路瞬动的二 段保护），不能做选择性保护，它们只能使用于支路 ２．１ 根据负载情况选用断路器 图１选择性保护示意图 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，使得 （包括变压器的出线端）都采用它做主（保护）开关，而塑壳式断路 未发生故障的ＱＦ３、ＱＦ４支路保持供电）。 彳晡 在低压配电系统中，不管哪一级采用选择性断路器，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来获得。通过 上一级断路器的延时动作时，应注意以下几点问题： （１）无论下一级是选择性断路器还是非选择性断路器，上一级 出线端的最大三相短路电流的１．１倍。 （２）如果下一级是非选择性断路器，为防止在下～级断路器所 最常见的负载有配电线路、电动机和家用照明类等３大类。与 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，有选择型与非选择型之分。国内万能式 此相对应的便有配电保护型、电动机保护型和家用类保护型的断 断路器是瞬时过电流脱扣器整定电流一般不得小于下一级断路器 断路器中的ＰＭＷ２和ＳＤＷ１系列中有大部分是选择型，这些型号 保护的回路发生短路电流时，因这～级瞬时动作灵敏度不够，而使 在设备选择方面，应该选择自冷、油浸、低损耗容量的主变压 ［参考文献】 器，以ｌ１ ＭＶＡ为宜。在断路器的选择上，采用ＳＦ６断路器。在隔离 ［１］ 李明旗．３５ ｋＶ变电所的建设与改造［Ｊ］．农村电气化，２００４（７） 开关的使用上，选择那些材质好、防污型、防腐蚀的开关。直流电源 ［２］ 佚名．对３５ ｋｖ变电站设计的建议［Ｊ］．中华电力网，２０１０（１１） 程继军．３５ ｋＶ变电所新建与改造中应注意的问题［Ｊ］．农村电气 应选择２块５～１０ Ａ为宜的高频开关电源的成套直流电源装置。 Ｌ３Ｊ 其他的补偿设备，在选择上推荐具有安装简便、安全性能高、容量 可调的户外半封闭式电容器。 化，２００２（３） 白金山．浅谈３５ ｋＶ变电所的建设与改造［力．中国集体经济，２００７ Ｌ４Ｊ （５） ４结语 加强对３５ ｋＶ变电所的建设和改造工程，对社会和企业有着 ［５］ 杨帆．安徽省３５ ｋｖ变电站综自改造问题分析［．『］．工业控制计算 机，２０１０（７） 积极的作用。完善建设和改造的技术措施，提高技术水平，在这一 工程中就显得极为的重要。因此，加强对３５ ｋＶ变电所的建设和改 造的技术已经成为我们目前和将来研究的课题。只有将理论结合 实践研究出来的方案才是最适合实际的方案，才能对３５ ｋＶ变电 所的建设和改造起到一定的积极作用。 收稿日期：２０１０一ｌ２一ｌ７ 作者简介：杨卓霖（１９８３一），男，贵州思南人，助理电气工程师，研 究方向：自动化。 机电信息２０１１年第３期总第２８５期６７ 三 量 Ｄｉａｎｑｉｇ。ｎｇｃｈｅｎｇ Ｙｕ ｚｉｄｏｎｇｈｕａ 上一级短延时过电流脱扣器首先动作，致使其失去选择性。上一级 力。断路器有３个重要的短路电流分断能力指标，分别为：极限短 断路器的短延时过电流脱扣器的整定电流一般不小于下一级瞬时 路分断能力（Ｉｃｕ）、运行短路分断能力（Ｉｃｓ）和短时耐受电流（Ｉｃｕ）。 过电流脱扣器的１．２倍。 国内低压断路器的运行短路分析能力Ｉｃｓ绝大多数是小于它的极 （３）如果下一级也是选择性断路器，为保证选择性，上一级断 限短路分断能力Ｉｃｕ的。我国标准ＧＢＩ１４０４８２规定，Ｉｃｓ可以是Ｉｃｕ 路器的短延时动作时问至少比下一级断路器的短延时动作时间长 数值的２５％、５０％、７５％和１００％，设计人员在设计选用时要选择符 ０．１ Ｓ。 …合断路器的运行短路分断能力（Ｉｃｓ）≥线路预期短路电流来设计。 般情况下，要保证上下两级低压断路器之间选择性动作，上 但也有一些设计者认为只要按断路器的极限短路分断能力≥线路 一一级断路器宜选择带短延时的过流脱扣器，而且其动作电流要大 预期短路电流就可以了。因为现在国内许多断路器生产厂家对同 壳架等级电流的短路分断能力分为若干级，它们的价格也相差 于下一级过流脱扣器动作电流一级以上，至少上一级的动作电流 ｌｏｐ．１不小于下一级动作电流Ｉｏｐ．２的１．２倍，即Ｉｏｐ．１≥１．２Ｉｐｏ．２。 ２．３额定极限、额定运行短路分断能力的区别 断路器的分断能力应采用额定极限短路分断能力Ｉｃｕ和额定 运行短路分断能力Ｉｃｓ表示。额定极限短路分断能力Ｉｃｕ是断路器 在规定的试验电压及其他规定的条件下的极限短路分断电流值， 可用预期短路电流表示（交流情况下是周期分量有效值）。额定运 行短路分断能力Ｉｃｓ是指断路器在规定的试验电压及其他规定的 条件下的一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值，Ｉｔｓ是 ｌｃｕ的一个百分数。国标世低压开关设备和控制设备，低压断路器》 （ＧＢｌ４ｏ４８．２—９４）中规定了Ｉｃｓ和Ｉｃｕ的标准比例，如表１所示。 表１ Ｉｃｓ和Ｉｃｕ的标准比例表 比例／％ 使用类别Ａ 使用类别Ｂ ２５ —— Ｉｃｓ／Ｉｃｕ ５０ ７５ ｌ５Ｏ ０ｏ ｌｏ０ 】ｏｏ 由此可见，额定极限短路分断能力Ｉｃｕ指的是低压断路器在 分断了该短路电流后还可再正常运行并分断这一短路电流一次， 至于以后是否能正常接通及分断，断路器不予保证。而额定运行短 路分断能力Ｉｃｓ则指的是断路器在该短路电流下可多次正常分 断。在实际工程中，用户不希望在低压断路发生一次跳闸后就立即 更换，如果按照额定极限短路分断能力Ｉｃｕ来校验低压断路分断 能力，必然会给用户带来不安全的隐患。 假设变电所中１０／０．４ ｋＶ变压器的容量为６３０ ｋＶ・Ａ，阻抗电 压为４．５％，高压侧系统短路容量为３００ ＭＶ・Ａ，现要选择额定电流 为１６０Ａ的出线低压断路器。根据低压断路器的额定电流，拟选用 ＡＢＢ公司生产的ｓ２型低压短路器，Ｓ２型低压短路器的额定电流 为１６０Ａ，分断能力分为３种，厂家数据如表２所示。 表２ Ｓ２型低压短路器厂家数据 型号 Ｉｃｕ／ｋＡ Ｉｃｓ／ｋＡ Ｓ２Ｂ １６ ｌＯ０％Ｉｃｕ Ｓ２Ｎ ３５ ７５％Ｉｃｕ ￥２Ｓ ５０ ７５％Ｉｃｕ Ｓ２型低压短路器的分断时间小于０．０２ Ｓ。根据《工业与民用配电 设计手册》可以查得变压器低压侧短路电流ｒ＿Ｉ ＝１７．８４ｋＡ，由此可 得出：ｉｃｈ＝１．５１，ＩＫ＝２６．９４ ｋＡ 如果以低压断路器的额定极限短路分断 能力Ｉｃｕ作为校验依据，就会选择ｓ２Ｎ，因为Ｓ２Ｎ的Ｉｃｎ＝３５ ｋＶ＞ ２６．９４ ｋＡ＝Ｉｃｈ。而以额定运行短路分断能力Ｉｃｓ作为校验依据时，会 发现，Ｓ２Ｎ的Ｉｃｓ＝７５％，１ｃｕ＝２６．２５ ｋＡ＜２６．９４ ｋＡ＝Ｉｃｈ，因此ｓ２Ｎ不 满足要求，故应选用￥２Ｓ。 由此可见，不同的校验依据会带来不同的选择结果。而错误的 选择结果，会给用户带来隐患。因此在设计过程中，应注意区分表 示低压断路器分断能力的２个值Ｉｃｎ和Ｉｃｓ。 ２．４根据短路电流不同选择断路器 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。断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能 很大 他们认为不必要加上所谓保险系数，以免造成浪费。 ２．５对低压断路器的选用 除考虑上述一般原则外，还需特别考虑把系统的故障限制在最 小范围，防止在故障时扩大停电区域，为此需增加下列选用原则： （１）断路器的长延时动作电流整定值≤导线容许载流量，对于 采用电线电缆的情况，可取电线电缆容许载流量的８０％。 （２）３倍长延时动作电流整定值的可返回时间≥线路中最大 起动电流的电动机起动时间。 （３）短延时动作电流整定值Ｉｌ为：Ｉ１＝１．Ｉ（Ｉ｛ｘ＋１．３５Ｋｌｅｄ） 式中，Ｉｊｘ为线路计算负载电流；Ｋ为电动机的起动电流倍数；ｌｅｄ 为电动机额定电流。 （４）瞬时电流整定值Ｉ２为：１２＝１．１（Ｉｊｘ＋ＫＩＫＩｅｄｍ） 式中，Ⅺ为电动机起动电流的冲击系数，一般取ｌ（Ｉ＝１．７～２；Ｉｅｄｍ 为最大的１台电动机的额定电流。 （５）短延时的时间阶段，按配电系统的分段而定。一般时间阶 段梯为２～３级。每级之间的短延时差为０．１～２．２ Ｓ，视断路器短延 时机构的动作精度而定，其可返回时应保证各级的选择性动作。选 定短延时阶梯后，虽好按被保护对象的热稳定性能加以校核。 ３结语 低压断路器虽然是大家非常熟悉的电器开关，但它的选择需 要结合诸多因素的计算和考虑的结果，只有全面充分平衡这些条 件，设计、选用的断路器才是最合理的。如果在设计、安装和使用中 不作深入分析，将会隐藏一些缺陷，由此可能会带来不良后果及安 全隐患。 ［参考文献］ ［１］程志刚主编．新编电气工程师手册［Ｍ］．安徽文化音像出版社，２００４ ［２］范永辉．如何正确选择低压断路器啪．电气制造，２００７ ［３］吴桥英．低压断路器的选择性配合［ＩＩ］．电器工业，２００８ 收稿日期：２０１０－－１２－２８ 作者简介：蒋峥（１９７３一），女，浙江金华人，助理工程师，主要从事 ３５ ｋＶ及以下配电设计工作。