低压断路器保护特性
浅析低压电动机保护断路器的选型
浅析低压电动机保护断路器的选型摘要：本文从电动机保护断路器的类型及特点、鼠笼式异步电动机的起动特性、电动机保护断路器脱扣曲线以及电动机保护断路器等几个方面来分析，为断路器选型和保护整定提供参考。
关键词：电动机保护；断路器；整定值引言现阶段电动机运行工况复杂，配电保护繁琐。
断路器避免误动，准确切除故障是选型的重中之重。
本文从电动机保护断路器的类型及特点、鼠笼式异步电动机的起动特性、断路器脱扣曲线分析等几个方面结合实际案例，为断路器选型提供一种简易计算方法。
1电动机保护断路器的类型及特点1.1电动机保护断路器有两大类：第一类，兼具过载保护和短路保护功能，脱扣器类型为热磁式和电子式。
第二类，只具有短路保护功能，短路保护元器件为磁脱扣线圈，也称单磁保护。
1.2电动机保护断路器有两大特点：第一个特点，除了遵循GB 14048.2-2008外，过载保护的反时限特性必须满足GB 14048.4-2010标准的要求，即约定不脱扣电流和约定约定脱扣电流对应的时间，还需要满足过载继电器的脱扣级别要求。
配电断路器过载保护曲线遵循的是GB 14048.2-2008标准中反时限断开特性。
第二个特点是磁保护或瞬时保护整定值相对配电型断路器高，一般12~15In 甚至更高，目的是为了躲过电动机起动时在第一个半波出现的接通电流峰值，避免磁保护误动作；配电型断路器的瞬时整定一般为10In。
2鼠笼式异步电动机的起动特性断路器的保护特性需要与电动机的工作特性相匹配。
如图1所示左侧曲线为鼠笼式电动机起动特性曲线，电机起动电流通常为4~8.4In，峰值发生在第一个半波，在第二、第三周波内急剧衰减。
右侧反时限脱扣曲线为保护电器过载保护曲线。
从图可知反时限脱扣曲线需保持在电动机正常运行电流和起动电流的上方，磁保护或瞬时保护整定值Irm＞I"d。
In为电动机额定电流（有效值）Id为电动机起动电流（有效值）I"d为接通电流峰值（峰值）图1 断路器与电动机特性曲线对比3电动机保护断路器脱扣曲线分析3.1热磁式电动机保护断路器以额定电流23A断路器为例，热脱扣范围为17~23A，磁脱扣电流为327A±20%。
直流断路器特性及选型
目录
1 低压断路器保护特性
2
如何实现配电系统选择性
3
配电系统保护电器选型注意事项
4
特色产品介绍
5
国家能源局防止电力生产事故反措
低压电器
所谓低压是指交流50Hｚ(或60Hｚ)，额定电压≤1200V；直流额定电压≤1500V。
配电电器
低压断路器 控制电器
熔断器
刀开关
转换开关
接触器
配电领域选择性保护
随着低压用电的多样化，选择性保护在不同领域都受到了相应的重视，例如发电厂和变电站的交
直流配电系统，尤其是直流配电系统；工业中对持续供电要求较高的场所等。
断路器的保护特性
热磁式断路器有两种保护特性：一为过载保护特性、二为短路保护特性。
（一）过载保护特性
所谓过载保护，就是在绝缘、接线端子和电联结位置及其周围
特色产品介绍
GM5FB-63系列选择性保护直流微型断路器
GM5FB-63电磁式三段直流微型断路器宽度仅为36mm（电子式三段保护微 型直流断路器宽度45mm或72mm），与普通二段式产品宽度一致，有效提升了 直流屏面板的利用率。
北京人民电器厂最早推出的第一代电子式三段保护直流断路器GMB32的宽 度为72mm，2008年北京人民电器厂推出第二代电子式三段保护直流断路器 GM5B的宽度减小为 45mm，而GM5FB-63三段保护直流断路器的宽度仅为 36mm，与普通两段式直流断路器的宽度一致。小体积有效提升了直流屏面板的 利用率，同时实现了与两段式产品的等位置替换。
分断能力：50kA
进口产品：125A/3P 分断能力：50kA
其它国产产品：125A/3P 分断能力：50kA
模块化附件、拧开面盖镙丝
常见低压电气开关的类型和保护特性
常见低压电气开关的类型和保护特性A、低压开关小型空气开关又称微型空气断路器，容量多在63A及以下，分单极开关、双极开关（火线和零线同时切断）、双极漏电保护型开关、三极开关、三极漏电保护型开关。
此类开关多用于机房内供电负荷的末级出线的分合及保护，具备过流和速断自动保护跳闸功能。
如梅兰日兰C系列，其保护特性属于流过电流一旦超过额定电流值立即跳闸类型。
适合于启动电流较小的用电设备。
如梅兰日兰D系列，其保护特性属于流过电流达到额定电流值，延时跳闸类型。
适合于启动冲击电流比较大的电机等用电设备。
以上两种类型，在播出机房内应采用如梅兰日兰D系列。
这类开关必须使用正品。
还有带漏电保护小型空开，如DZ—47、梅兰日兰C45N—vigi类。
根据我国规定，漏电电流达到30MA，0.1S跳闸。
适合于非播出设备的普通插座电源的保护。
它的保护功能：用电设备内部带电部分与外壳绝缘损坏漏电时的跳闸保护。
人员不慎接触到火线，且对地电流达到30MA时的跳闸保护。
但是如果在此开关出线端一手抓火线，一手抓零线，该开关不能保护。
以下图中，开关的上部采用跳接方式，是安装规程和验收规程绝对不允许的。
B、低压中型空气开关又称塑壳自动空气断路器，容量多在63---400A 范围内，多为三极开关。
如国产的CM1、TO、TG、DZ10、DZ20 等系列，其中DZ10已经被明令淘汰。
进口或合资的ABB、三菱、梅兰日兰、施奈德等系列，外形为长方型塑料盒。
此类开关多用于低压配电室内馈出配电柜的400A以下出线开关，以及末级配电箱、柜的主进开关和出线回路开关。
此类开关基本保护功能：具备过流和速断自动保护跳闸功能。
过流保护，流过电流到达额定整定值1.2倍后延时跳闸。
速断保护，一旦电流达到7---10倍额定电流值，视为短路，立即跳闸。
过流保护跳闸功能一般依靠开关内部的热脱扣装置，速断保护一般依靠开关内的电磁脱扣装置。
合称为复式脱扣。
目前ABB、施奈德的产品，增加了相当多的附件，附件内的保护装置，具备了许多以往大型开关才有的额定电流整定和延时时间整定，以及分励脱扣等功能。
低压断路器有哪些保护功能
①断路器额定运行短路分断能力 Ics，要大于电路在近端发生短路是 的短路电流； ②断路器跳闸保护整定值，要大于负荷正常的运行电流（包括负载起 动电流） ，小于电路在远端发生短路是的短路电流。这样，既能可靠实现短路 保护，而又不会影响电路的正常工作。 2、过载延时保护 过载延时保护是指负荷电流超过电气设备的限定范围时，断路器能按 设定的延时时间切断电源，使电路和设备得到有效保护。 断路器过载延时时间的整定，要根据被控负载的性质和过载特性相匹 配，既不能过长，亦不能过短。延时时间过长，设备得不到有效保护；延时 时间过短，影响设备的正常运行，如：电机无法启动，白炽灯无法点亮，电 容器无法充电等。 3、漏电保护
低压断路器有哪些保护功能
低压断路器的特点 ①低压断路器有很强的分断能力。 ② 路。 ③ 低压断路器的自由脱扣机构有联锁作用，当线路未恢复正常、脱 低压断路器有良好的保护特性，能在极短的时间内完全断开线
扣器未恢复原位时，不能合闸送电。 低压断路器有哪些保护功能 1、短路保护 短路保护是指断路器跳闸。要实现可靠的短路保护，必须注意以下两 点：
根据保护对象的要求，自动开关的保护特性有两段式：如 abdf 式 （过载长延时和短路瞬时动作）或 abce 式（过载长延时和短路短延时。
பைடு நூலகம்
断方式（直接人力、远程人力、过流、欠压、逆电流） 、主电路的额定值、控 制回路特性、辅助回路特性、使用类别等。下图为低压断路器的保护特性 图。 保护特性：动作时间 t 与过流脱扣器动作电流 I 的关系。 为了充分利用电气设备的过载能力和缩小事故范围，自动开关的保护 特性必须具有选择性，既保护特性应当是分段的，通常可分为三段： ab 段：过载保护部分。其动作时间与动作电流成反时限关系，过载 倍数越大，动作时间越短。 df 段：瞬时动作部分。故障电流超过与 d 点对应的电流值，过流脱 扣器便瞬时动作。 ce 段：延时动作部分。故障电流大于 c 点之值，过流脱扣器经延时 后动作。
低压断路器
发展趋势
低压断路器将向大容量、高性能和智能化方
向发展。限流技术和灭弧技术使低压断路器的短路分断能力
不断提高。缩短选择性保护时间，可以降低电气设备动稳定
和热稳定要求，实现全范围选择性保护，从根本上避免低压
配电系统越级跳闸和故障级断路器正常分断后上级断路器同
时分闸的问题。微处理器的应用使低压断路器具有智能保护
⑥按有无限流作用分为限流式和非限流式。限流式断路器带有电动斥力快速脱扣机构，分断时间短．电路发生短路时，短路电流还没有上升到址大值，断路器触头已分断，它对短路电流有限流作用，大大减轻了短路电流对电气设备产生的破坏作用。非限流式断路器无法限制短路电流的增长，承受短路电流时间长，因此分断能力低。另外，低压断路器还可以按传动方式、脱扣器种类等分类。
结构
低压断路器由触头系统、灭弧系统、过电流脱扣器、操动机构、框架或外壳及附件等组成。触头系统用于通断电路，并在接通位置时承载电流。有的低压断路接通位置时承载主电路电流，前者仅用于在接通位置时承载主电路电流，后者用于通断电路是产生并承受电弧。
灭弧系统用于熄灭触头电弧，该电弧在触头通断电流时产生的。
工作原理
图片
图1 三级低压断路器原理示意图
1-主触头；2传动杆；3锁扣；
4-分励脱扣器；5-失电压脱扣器；
6-过电流脱扣器；7一分渐禅赞
图1所示为一个三极低压断路器原理示意图。断路器的主触头。串联于三相电路并处于接通状态，传动杆由锁扣传动杆由锁扣传动杆由锁扣钩住，分断弹簧受到拉伸。当电路电流超过一定时过电流脱扣器的衔铁吸合，顶杆向上运动将锁扣顶开，分断弹簧使触头分断。当电路电压降低至一定值时，失电压脱扣器的衔铁释放，将锁扣向上顶开，使触头分断。分励脱扣器由控制电源供电，可以根据操作人员的令或其他信号使线圈通电，其铁芯向上运动并驱动断路器触头分断。
断路器主要参数及特性
断路器主要参数与特性断路器的特性主要有：额定电压Ue；额定电流In；过载保护（Ir或Irth）和短路保护（Im）的脱扣电流整定范围；额定短路分断电流（工业用断路器Icu；家用断路器Icn）等。
额定工作电压（Ue）：这是断路器在正常（不间断的）的情况下工作的电压。
额定电流（In）：这是配有专门的过电流脱扣的断路器在制造厂家规定的环境温度下所能无限承受的最大电流值，不会超过电流承受部件规定的温度限值。
短路继电器脱扣电流整定值（Im）：短路脱扣继电器（瞬时或短延时）用于高故障电流值出现时，使断路器快速跳闸，其跳闸极限Im。
额定短路分断能力（Icu或Icn）：断路器的额定短路分断电流是断路器能够分断而不被损害的最高（预期的）电流值。
标准中提供的电流值为故障电流交流分量的均方根值，计算标准值时直流暂态分量（总在最坏的情况短路下出现）假定为零。
工业用断路器额定值（Icu）和家用断路器额定值（Icn）通常以kA 均方根值的形式给出。
短路分断能力（Ics）：断路器的额定分断能力分为额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力两种。
国标《低压开关设备和控制设备低压断路器》（GB14048.2—94）对断路器额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力作了如下的解释：断路器的额定极限短路分断能力：按规定的实验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力；断路器的额定运行短路分断能力：按规定的实验程序所规定的条件，包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力；额定极限短路分断能力的试验程序为O—t—CO。
其具体试验是：把线路的电流调整到预期的短路电流值（例如380V ，50kA），而试验按钮未合，被试断路器处于合闸位置，按下试验按钮，断路器通过50kA 短路电流，断路器立即开断（open简称O），断路器应完好，且能再合闸。
t为间歇时间，一般为3min，此时线路仍处于热备状态，断路器再进行一次接通（close 简称C）和紧接着的开断（O），（接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动和热稳定性）。
低压断路器
低压断路器按结构可分为框架式和塑料外壳式两种。框架式断路器所有结构元件都装在同一框架或底板上，可有较多结构变化方式和较多类型脱扣器，一般大容量断路器多采用框架式结构。塑料外壳式断路器所有结构元件都装在一个塑料外壳内，结构紧凑、体积小，一般小容量断路器多采用塑料外壳式结构。
低压断路器按用途可分为：①导线保护用断路器。主要用于照明线路和保护家用电器，额定电流在6～125安范围内；②配电用断路器。在低压配电系统中作过载、短路、欠电压保护之用,也可用作电路的不频繁操作,额定电流一般为200～4000安;③电动机保护用断路器。在不频繁操作场合，用于操作和保护电动机，额定电流一般为 6～63安；④漏电保护断路器。主要用于防止漏电，保护人身安全，额定电流多在63安以下。
额定运行（工作）短路分断能力Ics。它是在规定的电压、电流和cos Φ的条件下，执行o-co-co三个试验程序，能完全分断，熄灭电弧，无超出规定的损伤。试后试品除符合规定的工频耐压和过载脱扣器的验证试验外， 尚须考核温升和操作性能(5％ 电寿命)的验证。满足规定的试验程序所规定的条件,包括断路器连续承载其额定电流能力的分断能力．它用预期分断电流(kA)表示，相当于额定极限短路分断能力规定的百分数中的一档并化整到最接近的整数,它可用Icu的百分数表示(例如Ics=25[%]Icu)。另一方面,当额定运行短路分断能力等于额定短时耐受电流时,它可以按额定短时耐受电流值（kA）规定之，只要它不小于相应的最小值。如果使用类别A的Icu超过200kA，或使用类别B的Icu超过100kA,则制造厂可声明Ics值为50kA。
低压断路器按性能又可分为普通式和限流式两种。限流式断路器一般具有特殊结构的触头系统，当短路电流通过时,触头在电动力作用下斥开而提前呈现电弧,利用电弧电阻来限制短路电流的增长。限流式断路器比普通断路器有较大的开断能力，并能限制短路电流对被保护线路的电动力和热效应的作用。低压断路器有较强的分断和接通短路电流的能力,额定电流为100安的塑料外壳式断路器，短路通断能力约为12千安，而限流式断路器则可达30千安。
低压断路器的选型和整定
低压断路器的选型和整定低压断路器的选用，应根据具体使用条件选择使用类别，选择额定工作电压、额定电流、脱扣器的整定电流等参数，参照产品样本提供的保护特性曲线选用保护特性，并需对短路特性和灵敏系数进行校验。
断路器的分类（1）框架式断路器（ACB）框架断路器也称为万能式断路器，其所有零件都装在一个绝缘的金属框架内，常为开启式，可装设多种附件，更换触头和部件较为方便，多用在电源端总开关。
过电流脱扣器有电磁式，电子式和智能式脱扣器等几种。
断路器具有长延时、短延时、瞬时及接地故障四段保护，每种保护整定值均根据其壳架等级在一定范围内调整。
框架断路器适用交流50Hz，额定电压380V、660V，额定电流为200A-6300A的配电网络中,主要用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路，单相接地等故障的危害，该断路器具有多种智能保护功能，可做到选择性保护。
在正常的条件下，可作为线路的不频繁转换之用。
1250A以下的断路器在交流50Hz电压380V 的网络中可用作保护电动机的过载和短路。
框架式断路器还经常应用于变压器400V侧出线总开关、母线联络开关、大容量馈线开关和大型电动机控制开关。
（2）塑壳式断路器（MCCB）塑壳式断路器也被称为装置式断路器，其接地线端子外触头、灭弧室、脱扣器和操作机构等都装在一个塑料外壳内。
辅助触点，欠电压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化，结构非常紧凑，一般不考虑维修，适用于作支路的保护开关。
塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元，而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。
塑壳式断路器过电流脱扣器有电磁式和电子式两种，一般电磁式塑壳断路器为非选择性断路器，仅有长延时及瞬时两种保护方式；电子式塑壳断路器有长延时、短延时、瞬时和接地故障四种保护功能。
部分电子式塑壳断路器新推出的产品还带有区域选择性连锁功能。
塑壳式断路器一般用于配电馈线控制和保护，小型配电变压器的低压侧出线总开关，动力配电终端控制，也可用于各种生产机械的电源开关。
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低压断路器的保护特性
低压断路器的特性指标很多，如断路器的型式[极数、电流种类、通断方式（直接人力、远程人力、过流、欠压、逆电流）、主电路的额定值、控制回路特性、辅助回路特性、使用类别等。
下图为低压断路器的保护特性图。
图低压断路器的保护特性
a配电系统简图b保护特性保护特性：动作时间t与过流脱
扣器动作电流I的关系。
为了充分利用电气设备的过载能力和缩小事故范围，自动开关的保护特性必须具有选择性，既保护特性应当是分段的，通常可分为三段：
ab段：过载保护部分。
其动作时间与动作电流成反时限关系，过载倍数越大，动作时间越短。
df段：瞬时动作部分。
故障电流超过与d点对应的电流值，过流脱扣器便瞬时动作。
ce段：延时动作部分。
故障电流大于c点之值，过流脱扣器经延时后动作。
根据保护对象的要求，自动开关的保护特性有两段式：如abdf 式（过载长延时和短路瞬时动作）或abce式（过载长延时和短路短延时。