如何选择适合的断路器

如何选择适合的断路器

1 定义及背景

断路器是控制电流通断的设备,主要应用于对线路及设备的保护,如果电路中出现过载、短路、欠压等故障时,断路器能迅速切断电源,保护线路、负载及相关设备的安全。断路器被广泛应用于机电设备及线路中,但是随着被保护对象所能承受过载电流的能力不同,选用的断路器的保护特性不同,因此如何选择合适的断路器变得非常重要。

2 断电器的分类及如何选择

断路器根据其使用可分为配电型断路器、电机保护型断路器、家用保护型断路器、漏电断路器等,根据它们的保护特性不同,本文介绍如何选择适合的断路器,以便在选择断路器是作为依据。

2.1 配电用断路器的选择。配电用断路器一般是用在低压电网中专门用于分配电能的断路器,包括电源总断路器和负载支路断路器。在选用这一类断路器时,需特别

注意下列选用原则:

1)线容许载流量不小于断路器的长延时动作电流整定值。如果是采用电线电缆的情况,断路器的长延时动作电流整定值可取电线电缆容许载流量的80%。

2)线路中最大起动电流的电动机的起动时间不大于3倍长延时动作电流整定值的可返回时间。

3)瞬时电流整定值I1:I1=1.1(Ijx+klkIedm)。其中:kl为电动机起动电流的冲击系数,一般取kl=1.7～2;Iedm为最大的一台电动机的额定电流。

2.2 电机保护型断路器的选择。电动机有两个特点:一是起动电流通常是额定电流的几倍;二是具有一定的过载能力。所以,选择断路器来保护电动机时必须要注意到

电动机的这两个特点,为保障电动机可靠地运行,在选择断路器时应注意以下几点:

1)以电动机的额定电流来确定断路器的长延时动作电流整定值。

2)断路器的6倍长延时动作电流整定值的可返回时间&电动机的实际起动时间。

3)断路器的瞬时动作电流整定值:笼型电动机应为8～15倍脱扣器额定电流;绕线型电动机应为3～6倍脱扣器额定电流。

2.3 家用保护型断路器的选择。在家庭供电中通常把断路器当作总电源保护开关或分支线保护开关用。如果线路或家用电器发生短路或过载时,断路器能自动跳闸,

切断电源,从而有效的保护这些设备免受损坏,将事故缩减到最小的范围之内。

在家庭中一般用单极(1P)作分支保护;用二极(即2P)断路器作总电源保护。在家庭中选择断路器的额定容量电流大小很重要,因为断路器的额定电流如果选择过大,线路或家用电器发生短路或过载时,断路器不能自动跳闸,切断电源,如果选择的偏小,则断路器易频繁跳闸,引起不必要的停电,影响了正常的生活,造成不必要的麻烦。

一般以额定电流区分般小型断路器规格,主要6A,10A,16A,20A,25A,32A,40A,50A,63A,80A,100A等;一般家庭在选择或验算总负荷电流的总值时要注意以下几点:

1)各分支电流的值

①纯电阻性负载用电器铭牌上注明功率直接除以电压即的

公式I=功率/200v;

例如200w的灯泡,分支电流I=200W/220=0.9A

阻性负载电器有灯泡、电热器、电风扇、电炒锅、电暖器、电熨斗、电热毯、电饭锅、吸尘器、电热水器、空调等。

②感性负载计算稍微复杂,要考虑消耗的功率,具体计算还要考虑功率因数等,为便于估算,本人给出一个简单的计算方法,对于一般的感性负载,根据其注明负

载计算出来的功率的二倍即可,例如注明200W的日光灯的分支电流I=200W/220v=0.9A,翻倍为0.9*2=1.8A(比精确计算值1.5A,多0.3A)。

感性类电器有电视机、洗衣机、日光灯、电冰箱、荧光灯等。

2)总负荷电流即为各分支电流之和

知道了分支电流和总电流,就可以选择分支断路器及总闸断路器的规格,或者验算已设计的这些电气部件的规格是否符合安全要求;为了确保安全可靠,电气部件的额定工作电流一般应大于2倍所需的最大负荷电流;另外在选择电气部件时,还要考虑到以后用电负荷增加的可能性,为以后需求留有余量。

2.4 漏电断路器的选择

漏电断路器一般分为二极、三极、四极,分别应用于不同的线路中。只有正确的选择与使用才能起到应有的作用,所以选择漏电断路器时要注意以下五点:

1)过载脱扣器的额定电流≥线路的最大负载电流;

2)断路器的极限通断能力≥电路最大短路电流;

3)线路应保护的漏电电流应≤断路器的规定漏电保护电流;

4)线路设备的正常工作电压和电流≤断路器的额定电压、电流;

5)有较短的分断反应时间,能够起到保护线路和设备的作用。

有时在应用中对于是否选用四极断路器很难做出判断,在此提出对于是否选择四极断路器需遵循的原则,在下列情况下应选择四极断路器:

1)根据IEC465.1.5条规定,正常供电电源与备用发电机之间的转换断路器;

2)带漏电保护的双电源转换断路器应采用四极断路器。两个上级断路器带漏电保护,其下级的电源转换断路器;

3)在两种不同接地系统间电源切换断路器;

4)TT系统的电源进线断路器;

5)IT系统中当有中性线引出时采用的断路器。

在下列情况下一般不需要使用四极断路器或禁止使用四极断路器:

1)TN-S、TN-C-S系统一般不需要设置四极断路器;

2)TN-C系统严禁使用四极断路器。

2.5 断路器选择后在使用过程中的注意事项

断路器选择后在使用过程中应注意以下内容:断路保护器的漏电、过载、短路保护特性是由制造厂设定的,在使用过程中不可随意调整,以免影响性能;电路接好后,应检查接线是否正确。可通过试验按钮加以检查。断路器因线路短路断开后,需检查触头,若主触头烧损严重或有凹坑时,需进行维修;如断路器不能分断,说明断路器或线路有故障,需进行检修;在漏电保护器投入运行后,每经过一段时间,用户应通过试验按钮检查断路器是否正常运行;漏电断路器的负载接线必须经过断路器的负载端,不允许负载的任一相线或零线不经过漏电断路器,否则将产生人为“漏电”而造成断路器合不上闸,造成“误动”。四极漏电断路器必须接入零线,以使电子线路

正常工作;验按钮的作用在于断路器在新安装或运行一定时期后,在合闸通电的状态下对其运行状态进行检查。按动试验按钮,断路器能分断,说明运行正常,可继续使用;为了更加有效地保护线路和设备,可以将漏电断路器与熔断器配合使用。断路器因被保护电路发生故障而分断,则操作手柄处于脱扣位置。查明原因排除故障后,应先将操作手柄向下扳,使操作机构“再扣”后,才能进行合闸操作。

3 结束语

通过参考以上的原则及注意事项,能在实际应用中方便、快捷、准确的选择适合的断路器。目前我国低压断路器制造厂家和产品系列很多,希望厂商在发展新一代高性能、智能化低压断路器的同时,努力发展新一代经济型低压断路器,以便能选择适合而又经济的断路器,节约成本。

额定电流是指断路器的工作能力.

整定电流是根据负荷情况人为确定的断路器工作状态.

断路器是配电系统中主要的保护电器之一，也是功能最完善的保护电器，其主要作用是作为短路、过载、接地故障、失压以及欠电压保护。根据不同需要，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，而继电器，则通过与断路器操作机构相连的欠电压脱扣器、分励脱器来控制断路器。低压断路器一般由脱扣器来完成其保护功能。标明低压断路器电流特性的参数很多，容易混淆不清。在设计文件中，常常在标明断路器的电流值时，不说明电流值的意义，给定货造成混乱。要完整准确的选择断路器，清楚地标定断路器的各个电流参数是必要的。

1 断路器的额定电流参数

国标《低压开关设备和控制设备低压断路器》GBl4048.2—94(等效采用IEC947—2)对断路器的额定电流使用两个概念，断路器的额定电流1n和断路器壳架等级额定电流1nm，并给出如下定义：

——断路器的额定电流1n，是指脱扣器能长期通过的电流，也就是脱扣器额定电流。对带可调式脱扣器的断路器则为脱扣器可长期通过的最大电流。

——断路器壳架等级额定电流lnm，用基本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外壳中所装的最大脱扣器额定电流表示。

国标GBl4048.2—94中对断路器额定电流的定义与我们通常所说的概念有些不同。当我们提及“断路器额定电流”这一概念时，通常是指“断路器壳架等级额定电流”而不是“脱扣器额定电流”。例如当我们选择一只DZ20Y—100／3300—80A型断路器时，通常我们简单地说其额定电流为100A，脱扣器的额定电流为80A。多数低压断路器供应商所提供的产品资料中，也一般不提“断路器壳架等级额定电流”这一复杂的说法，而只给出“断路器额定电流”这一参数，其实就是“断路器额定电流”作为“断路器壳架等级额定电流”的一种简称，似乎较为合适。也许标准中对额定电流的定义与平时使用的不一致是导致混乱的原因之一。

“断路器壳架等级额定电流”是标明断路器的框架通流能力的参数，主要由主触头的通流能力决定，它也决定了所能安装的脱扣器的最大额定电流值。在选择断路器时，此参数是不可缺少的。

2 过电流脱扣器的电流参数

断路器的脱扣器型式有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路(电磁)脱扣器，并有长延时、短延时、瞬时之分。过电流脱扣器最为常用。过电流脱扣器其动作电流整定值可以是固定的或是可调的，调节时通常利用旋钮或是调节杠杆。电磁式过流脱扣器既可以是固定的，也可以是可调的，而电子式过流脱扣器通常总是可调的。过电流脱扣器按安装方式又可分为固定安装式或模块化安装式。固定安装式脱扣器和断路器壳体加工为一体，一旦出厂，其脱扣器额定电流不可调节，如DZ20型；而模块化安装式脱扣作为断路器的一个安装模块，可随时调换，灵活性很强，如MerlinGerin公司的NS型。

标明过电流脱扣器的电流有以下几个参数：

——脱扣器额定电流1n，指脱扣器能长期通过的最大电流。

——长延时过载脱扣器动作电流整定值Ir，固定式脱扣器其1r=In，可调式脱扣器其Ir为脱扣器额定电流1n的倍数，如1r=0.4～1×1n。

——短延时电磁脱扣器动作电流整定值Im，为过载脱扣器动作电流整定值Ir的倍数，倍数固定或可调，如Im=2～10×Ir。对不可调式可在其中选择一适当的整定值。

——瞬时电磁脱扣器动作电流额定值Im′，为脱扣器额定电流In的倍数，倍数固定或可调，如Im′=1.5～11×In。对不可调式可在其中选择一适当的整定值。

3 断路器的短路特性电流参数

3.1 额定短路分断能力Icn 断路器的额定短路分断能力Icn应采用Icu、Ics表示，在具体产品标准中确定。

3.2 额定极限短路分断能力Icu 额定极限短路分断能力Icu是断路器规定的试验电压及其它规定条件下的极限短路分断电流之值，它可以用预期短路电流表示。要按规定的试验程序o—t—co动作之后，不考虑断路器继续承载它的额定电流。

o—表示分断操作；

co—表示接通操作后紧接着分断操作；

t—表示两个相继操作之间的时间间隔，一般不小于3min。

3.3 额定运行短路分断能力Ics 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它规定条件下的一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值，Ics是Icu的一个百分数。在按规定的试验程序o—t—co—t—co动作之后，断路器应有继续承载它的额定电流的能力。

对于额定短路分断能力大于1500A的小型断路器，国标《家用及类似场所用断路器》GBl0963(等效采用IECB98)规定应进行额定极限短路分断能力Icu和额定运行短路分断能力Ics试验。当Icu≤6000A时，Icu=Ics，故只需作Ics试验。所以标明短路分断能力为4500A、6000A的小型断路器，其Icu=Ics=Icn，故一般只提及其额定短路分断能力Icn值。

3.4 额定短时耐受电流Icw 额定短时耐受电流Icw是指断路器在规定的试验条件下短时间承受的电流值。对于交流，此电流值是预期短路电流的周期分量有效值，与额定短时耐受电流有关的时间至少为0.05s。

4 标定断路器的电流参数断路器的短路电流参数Icu、Ics、Icw在选定断路器时需考虑，断路器型号和壳架等级额定电流Inm选定后就已确定，故不需另外标明；而断路器的额定电流参数和所选脱扣器的电流参数需根据实际情况标明清楚。

4.1 小型断路器MCB(Miniature CircuitBreaker) 对于将塑壳和过电流脱扣器加工为一体的小型断路器MCB而言，如MerlinGerin公司的C45N系列、ABB公司的S230系列、奇胜公司的E4CB系列、国产DZXl9系列等，一般产品资料中只提供“断路器额定电流”一个值，此参数具有断路器壳架等级额定电流Inm、脱扣器额定电流In、长延时过载脱器动作电流整定值Ir三重含义，也即Inm=In=Ir，而瞬时电磁脱扣器动作电流额定值Im′一般为固定值。因此在选择小型断路器时，只需给出一个电流值即可，不会产生歧义。

4.2 塑壳式断路器MCCB(MouldedCaseCircult—Breaker) 塑壳式断路器产品种类繁多，标定其电流比较复杂。如国产DZ20系列、ABB公司的SACEModul系列、MerlinGerin公司的CompactNS系列均为常用的塑壳式断路器。

当断路器配装固定式的过流脱扣器时，脱扣器额定电流In和长延时过载脱扣器动作电流整定值Ir相同，即In=Ir，如DZ20系列、TC系列、H系列断路器属此种情况。此时需要标定两个电流值，断路器壳架等级额定电流Inm、脱扣器额定电流In(或长延时过载脱扣器动作电流整定值Ir)。瞬时脱扣器动作电流整定值Im ′为固定值，一般不需标明。

当断路器配装可调模块式的过流脱扣器时，脱扣器的各个电流均需明确标定，首先标明断路器壳架等级额定电流Inm，然后标明所选择的脱扣器型号和脱扣器的各个电流整定值。如当选择MerlinGerin公司的CompactNS系列断路器时，需给出如下完整参数。 NSl00H型，Imm=100A，配STR22SE—40A型电子脱扣器，In=40A，Ir=0.8In(32A)，Im=5Ir (160a)，Im′≤11In(固定值)。

4.3 框架式断路器ACB(AirCircuitBreaker) 框架式断路器功能完善，多配装可调模块式过流脱扣器，如较ME、DWl5、DWXl5型、MerlinGerin公司的Masterpact 系列、ABB公司的ASCE－Megamax－F系列等。标注电流参数时，首先标明断路器壳架等级额定电流Inm，然后标明选择脱扣器和脱扣器的各个电流整定值。