電氣設計中低壓斷路器的選擇性配合

溫麗娟

（寧夏工業職業學院 機電工程系，寧夏 銀川 7530001）

斷路器是電器設計中最重要的控制電器.它在正常情況下能斷開和接通負荷電流,而在被控制電路發生短路故障時,還能自動而快速的將故障從電力系統中切除,以保證電力系統及設備正常運行。而低壓斷路器即低壓自動開關,又稱低壓空氣開關或自動空氣斷路器,它具有滅弧能力相當強的滅弧罩，因此不僅能帶負荷通斷電路,而且能切斷短路電流,其作用與高壓斷路器相似。在電器設計中選擇性保護是指幾種過流保護裝置動作特性的協調配合,這是合理使用電器的條件，同時也是為了縮小多支路、多級供電線路的事故范圍,及時切除故障線路,防止事故擴大,從而保證正常連續生產。

為實現電路的選擇性保護,對電路中的各種電器元件,應適當選擇它們各自的動作電流給定值和動作延時,使其按一定的順序動作。

1 低壓斷路器的保護特征

圖1 斷路器的保護特征

為實現選擇性保護,斷路器的保護特征應當是分段的,如圖1,斷路器保護特征的ab段是過載保護,ef段是瞬時動作.只要故障電流超過了與e點對應的Ie值,即I＞Ie時,過電流脫扣器便瞬時動作,當I＞Ie時過電流脫扣經過一定的延時后即動作,切除故障電路。

根據需要,斷路器的保護特征可以是abcd式的.即過載長延時和斷路瞬時動作,為二段性保護,為獲得更完整的選擇性及上下級短路間的協調配合,還可以是abcdf式保護特征即過載長延時,短路延時和瞬時動作為三段保護特征。自動開關保護特征:根據斷路器在不同場合的用途,對電器的選擇性要求也不同,因而其保護也有所不同。

2 低壓斷路器的選擇性

（1）配電用斷路器的選擇性要求。配電用斷路器主要用在配電線路中以分配電能,并對配電線路中電線電纜和變壓器等提供保護.因此,配電用斷路器的額定電流比較大,短路分段能力較高，其選擇性可按時間原則整定,即利同上下級斷路器整定時間的差別,使各級的斷路器能有選擇性的分閘.切斷故障電流。如圖2所示，上級斷路器應用過載長延時，短路短延時保護特性，不設短路瞬時脫扣器；下級配出配出回路保護電器，宜采用過載長延時，短路瞬時保護等。所謂選擇性就是開關加一個短延時配電器。

圖2、圖3 配電斷路器按時間原則整定

配電斷路器還可按電流原則整定，如圖3，當上級斷路器殼架電流為下級的2倍，整定電流為下級的2.5倍時，可做到完全選擇。

為此，選擇斷路器時，應遵循以下原則：①對于瞬時動作的自動空氣斷路器，其分斷能力應按沖擊電流校驗，即：自動空氣斷路器的極限分段電流≥短路沖擊電流有效值。②對于動作時間大于0.02S的自動空氣斷路器，可考慮沖擊電流已經衰減，故可用 Sbr≥S謖或 S0.2，Ibr≥I謖或 I0.2檢驗其分析能力。式中：S謖，I謖最大運行方式下開關電器安裝處的次態短路容量和短路電流S0.2,I0.2-最大運行方式下開關電器安裝處短路后0.2時的短路容量和短路電流。③自動空氣短路器中瞬時過電流脫扣及長延時過流脫扣器的調整范圍應滿足電路時保護裝置整定值的要求。④斷路器及其過流脫扣器的額定電流不小于線路計算負載電流。⑤長延時動作電流整定值=（0.8～1.0）導線容許載流量。⑥3陪長延時動作電流整定值的可返回時間不小于線路中最大啟動電流的電機的起動時間。⑦3倍長延時動作電流整定值≥1.1(Ijx+1.35KIm)其中：Ijx為線路計算負荷電流；K為啟動電流倍數；Im為最大容量電機額定電流。⑧短延時時間按保護對象的熱穩定性校驗。⑨無短延時的場合，瞬時動作電流整定值≥1.1(Ijx+KK1Im)其中：K1為電機起動電流沖擊系數（1.7～2.0）。有短延時的場合，瞬時動作電流整定值不小于1.1倍下級斷路器進線端的計算路電流值。作為主開關的配電用斷路器，其過載脫扣特性是以電纜和變壓器的容許過載特性為依據，同時，它應具有短路延時動作特性以實現選擇性保護。此外，自變壓器低壓側配出回路至用電設備之間配電級數不宜超過三級。

（2）電機用斷路器的選擇性要求。用于非頻繁的起動和保護的電機，其額定電流較小，短路分斷能力較底，它的過載保護特性是以電機的容許過載特性為依據，短路保護特性要求較靈敏，不需要短延時分斷，但對起動時的時間有所要求，因為電機的起動電流通常是額定電流的幾倍到幾十倍，因此，為了充分利用電機的過載能力并保證它能順利起動和安全運行，選用時應遵循以下原則：①長延時動作電流整定值等于電機的額定電流。②6倍長延時動作電流整定值的可返回時間不小于電機的實際起動時間。③瞬時動作電流整定值：籠型異步電動機=（8～15）倍脫扣器額定電流，饒線型異步電動機=（3～6）倍脫扣器額定電流。

（3）欠壓脫扣器的選用。低壓斷路器的脫扣器分復式，電磁式和熱脫扣三種，電磁式只有短路保護；熱脫扣式只有過載保護；復式既有短路保護又有過載保護。分閘脫扣器與欠壓脫扣器一般不同時安裝在一個開關中，具有欠壓脫扣器的自動開關，通常用于異步電動機的控制電路。欠壓脫扣器的延時宜在下列情況下選用：①要求在發生暫時性欠壓。②故障時，能在規定的時限內保持不間斷運行及電機在停電后要求能自起動。③斷路器配有短路短延時過載脫扣器。若欠壓壓脫扣器不帶延時，則在發生短路故障后，欠壓脫扣器將先于短延時過流脫扣器動作，使其不起作用，從而破壞了保護動作的選擇性。

3 結語

綜上所述，在電器設計中，要求配電線路上下級保護電器的動作應具有選擇性，各級間應能協調配合。若有困難時，對于非重要負荷，除第一二級之間具有選擇性動作外，其他可無選擇性動作，并注意與配電系統的特征和接地型相適應。

[1]梁南丁.煤礦供電[M].北京：礦業大學出版社社，2009.

[2]張學成.工礦企業供電[M]，北京：中國礦業大學出版社，2000.