對幾種低壓斷路器選型問題的研究

摘要：本文通過對低壓斷路器選型的常見幾種問題進(jìn)行分析，找出其容易出現(xiàn)的問題，并通過探討如何合理使用低壓斷路器，為如何提高配電系統(tǒng)的可靠行和安全行提供了寶貴的意見。

關(guān)鍵字：配電系統(tǒng)；低壓斷路囂

1、漏電斷路器的選擇

配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是使所設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)能經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)行，維持高度的供電連續(xù)性，出現(xiàn)故障時(shí)盡可能在最短時(shí)間內(nèi)消除故障，并盡量控制斷電范圍。低壓斷路器的正確應(yīng)用是保證上述要求的重要環(huán)節(jié)。漏電電流動作保護(hù)除可用于防范電氣火災(zāi)外還可檢控低壓配電線路的接地故障。漏電電流保護(hù)電器的設(shè)置可依據(jù)下列原則：①連接移動電氣設(shè)備的配電線路。②高溫場所。③有水蒸汽的場所。④有強(qiáng)烈振動的場所。

根據(jù)電氣設(shè)備所處的環(huán)境條件選擇漏電電流保護(hù)電器時(shí)應(yīng)符合下列要求：①漏電電流保護(hù)電器的防護(hù)等級與使用環(huán)境條件相適應(yīng)。②對電源電壓偏差較大的配電回路、電磁干擾強(qiáng)烈的地區(qū)、雷電活動頻繁地區(qū)以及在高溫或低溫環(huán)境中的電氣設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選用電磁漏電電流保護(hù)電器。③進(jìn)線處以及雷電活動頻繁地區(qū)電氣設(shè)備應(yīng)選用耐沖擊波型漏電電流保護(hù)電器。④惡劣環(huán)境中裝設(shè)時(shí)應(yīng)選用有特殊防護(hù)條件的漏電保護(hù)電器。⑤在有強(qiáng)烈振動場所宜選用電子型漏電電流保護(hù)器。

民用建筑中下列配電線路或設(shè)備終端線路應(yīng)裝設(shè)漏電電流保護(hù)器：①插座回路。②浴池照明、水中照明和廣告牌照明等電氣設(shè)施。③醫(yī)療用浴缸、電按摩理療等康復(fù)設(shè)施。④電源進(jìn)線處防電氣火災(zāi)的漏電保護(hù)。

為了防止人身間接電擊傷害而采用漏電保護(hù)電器時(shí)，TN系統(tǒng)宜裝設(shè)在配電線路的末端；而TT系統(tǒng)可裝設(shè)在低壓電源進(jìn)線處。

選用電子型漏電保護(hù)器時(shí)，輔助電源由漏電保護(hù)電器所控制的電源供電，In<30 mA的漏電保護(hù)電器，在電源電壓降到50V時(shí)，如出現(xiàn)危險(xiǎn)情況應(yīng)能自動脫扣。在0.85-1.1Un時(shí)，漏電保護(hù)電氣應(yīng)正常工作。為防止人身電擊危險(xiǎn)，在室內(nèi)正常環(huán)境設(shè)置的漏電電流保護(hù)電器，其動作電流不大干30 mA，動作時(shí)間不應(yīng)大于0.1 s。下列設(shè)施不應(yīng)裝設(shè)漏電電流保護(hù)電器，必要時(shí)可裝設(shè)漏電報(bào)警信號：應(yīng)急照明、警衛(wèi)照明、值班照明、障礙標(biāo)志為上下通信設(shè)備、安全防范設(shè)備、消防水泵、噴灑水泵、排煙風(fēng)機(jī)、正壓送風(fēng)機(jī)、消防電梯、排水泵以及突然斷電將危及公共安全或造成巨大經(jīng)濟(jì)損失、人身傷亡的設(shè)備。

2、工作環(huán)境對斷路器使用中的影響

低壓斷路器690 V及400 V是低壓配電系統(tǒng)中廣泛使用的電器開關(guān)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，低壓斷路器性能穩(wěn)步提高，已實(shí)現(xiàn)智能化、模塊化及小型化，提高了配電系統(tǒng)和用電設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安壘性。但是，由于安裝使用低壓斷路器的成套開關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，致使設(shè)計(jì)、制造及使用人員選用與使用低壓空氣斷路器時(shí)容易忽視一些問題，而這些問題可能會造成斷路器安裝使用不合理或錯(cuò)誤，不僅不能發(fā)揮其強(qiáng)大的控制、測量與保護(hù)作用，反而存在著—定的安全隱患，既降低設(shè)備運(yùn)行可靠性，又對運(yùn)行使用人員人身安全構(gòu)成威協(xié)，也會造成一定的的經(jīng)濟(jì)損失。

低壓成套開關(guān)設(shè)備是一個(gè)相對封閉的環(huán)境，影響其持續(xù)運(yùn)行電流的因素較多。其防護(hù)等級、空氣斷路器發(fā)熱、空氣斷路器額定持續(xù)電流及外部環(huán)境溫度四者之間的相互影響關(guān)系常常被忽視，未采取有效對策。首先，防護(hù)等級越高，柜體密封越嚴(yán)密，其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量越不易散發(fā)。其次，柜外環(huán)境溫度，柜內(nèi)斷路器安裝數(shù)量、安裝方式，斷路器進(jìn)出線端連接銅排的根數(shù)、規(guī)格和方式以及柜內(nèi)分隔結(jié)構(gòu)等都會影響柜內(nèi)熱量與溫升值。因此，選用安裝于成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)的空氣斷路器時(shí)，要必須注意柜內(nèi)各種因素引起的發(fā)熱對斷路器額定電流的影響，即空氣斷路器安裝在封閉成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)時(shí)要適當(dāng)降容使用，同時(shí)，還要采取必要的通風(fēng)措施。如果忽視這些因素，既不考慮降容，也不采取必要的通風(fēng)散熱措施，仍按額定值長期使用，將會導(dǎo)致斷路器過熱損壞引發(fā)嚴(yán)重故障，這樣的事故、事例經(jīng)常可以見到。

在設(shè)計(jì)選用時(shí)必須按照不同的環(huán)境條件等級選擇能長期運(yùn)行使用的持續(xù)電流值對應(yīng)的額定電流值，并按環(huán)境溫度加以修正。

3、微型斷路器在雷電防護(hù)工程中的應(yīng)用

避雷器斷路器(小型斷路器)在雷電防護(hù)工程中的作用是當(dāng)電源避雷器失效時(shí)，一個(gè)能把電源避雷器同電路斷開的裝置，它能防止當(dāng)電源避雷器失效時(shí)接地短路故障電流損壞設(shè)備。

串聯(lián)在電源避雷器前端的小型斷路器必須保證避雷器的短路承受能力。這種情況下，在過電流保護(hù)設(shè)備——小型斷路器的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，所有雷電流必須通過避雷器泄人大地。但是在電流很大且持續(xù)時(shí)間過長時(shí)，超出斷路器的短時(shí)耐受電流(ICW)，斷路器仍然會動作，使避雷器I與被保護(hù)線路斷開，因此，后續(xù)雷電流會沿線路繼續(xù)傳播，這就要求電源系統(tǒng)雷電防護(hù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的重要性和所處的雷電環(huán)境采取多級雷電防護(hù)措施來避免設(shè)備遭受雷電損壞。并符合以下兩個(gè)附加要求：

1)電源避雷器失效情況下的間接接觸防執(zhí)即小型斷路器必須設(shè)計(jì)成能將失效避雷器在要求的時(shí)間內(nèi)安全地從低壓系統(tǒng)中切除。

2)切斷過高的電源續(xù)流。這對于安裝在LPZO區(qū)與LPZl區(qū)交界處的B級電源避雷器尤為重要。為了保證避雷器的高標(biāo)稱放電能力，考慮到泄放雷電流時(shí)的電氣和機(jī)械強(qiáng)度，B級電源避雷器幾乎都是火花間隙型。這樣在雷電干擾過后，火花間隙型避雷器產(chǎn)生的50 H z的電源續(xù)流必須安全地熄滅。這種電源續(xù)流可以和雷電流避雷器(B級)安裝處的預(yù)期短路電流一樣大，如果預(yù)期短路電流超過了避雷器的工頻續(xù)流熄滅能力，避雷器前端的小型斷路器必須切斷工頻續(xù)流。所以安裝在B級避雷器前端的小型斷路器的短路電流應(yīng)盡可能大。

斷路器額定電流的選擇：短時(shí)耐受電流(ICW)是衡量加裝在電源避雷器前端斷路器是否匹配的一個(gè)重要參數(shù)。它是指在一定的電壓、短路電流和功率因數(shù)下忍受0.05 s、0.1 s、0.25s、0.5 s或1 s而斷路器不允許脫扣的能力斷路器的分?jǐn)嗄芰Α?/p>

按IEEE Pc 63，41，2／D4規(guī)定lo／350與8／20的換算比例1：10計(jì)算，第一級能承受的雷電流為25 kA(8／20波形)，因此，為了雷電流泄放入地時(shí)斷路器不動作，斷路器的短時(shí)耐受電流(Icw)應(yīng)大于25 kA，保證電源避雷器在納秒級的時(shí)間內(nèi)將90％雷電流全部泄放人地。

但是，對于各品牌小型斷路器的短時(shí)耐受電流(Icw)值很多廠商沒有給出，給雷電流防護(hù)工程中選擇小型斷路器的額定電流帶來了不便。只能通過對不同品牌的小型斷路器在雷擊試驗(yàn)中獲取一定的經(jīng)驗(yàn)。

對于某幾個(gè)品牌D型曲線額定電流為63 A、32 A和15 A的小型斷路器，用8／20 s模擬雷擊發(fā)生器，電流從小到大對其進(jìn)行沖擊，考核微型斷路器耐沖擊能力。結(jié)果表明，在沖擊電流為40 kA、20 kA和10 kA左右時(shí)，斷路器動作。

因此，小型斷路器的額定電流越大，能夠通過的預(yù)期的雷電流越大，但是，隨著斷路器額定電流的增加，當(dāng)雷電流通過是產(chǎn)生的殘壓也越大。

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