低壓配電系統(tǒng)中正確使用斷路器

2006年11月06日 14:06:18人氣：945來源：煙臺勾股通信技術(shù)有限公司

0 引言
斷路器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)中，是一種保護電器元件。在設(shè)計低壓配電系統(tǒng)時，應(yīng)注意斷路器的選擇性，對斷路器過流脫扣器額定電流進行選擇和整定，確保充分發(fā)揮過電流脫扣器的作用；當環(huán)境溫度大于或小于校準溫度值時，應(yīng)根據(jù)制造商提供的溫度與載流能力修正系數(shù)來調(diào)整低壓斷路器的額定電流值。
1 斷路器的幾種電流參數(shù)
斷路器的額定電流In，是指脫扣器能長期通過的電流，也就是脫扣器額定電流。
斷路器殼架等級額定電流Inm，用基本幾何尺寸相同和結(jié)構(gòu)相似的框架或塑料外殼中所裝的zui大脫扣器額定電流表示。它決定了所能安裝的脫扣器的zui大額定電流值。例如,DW15—1600 額定電流800A的斷路器，1600 A是斷路器的殼架等級額定電流Inm，斷路器的額定電流In為800A。
過電流脫扣器可分為過載脫扣器和短路(電磁)脫扣器，有長延時動作電流（Ir1）、短延時動作電流（Ir2）和瞬時動作電流（Ir3）之分。如正泰產(chǎn)DW15—1600的Ir1為（0.7～1）In，Ir3為（1～3）In，沒有短延時脫扣器；常熟產(chǎn)CW2—1600A 的Ir1為（0.4～1）In，Ir2為（0.4～15）In＋OFF，短延時時間0.1s—0.4s，共4級，Ir3為1.6KA～35 KA＋OFF。
斷路器的額定極限短路分斷能力(Icu)：按規(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，不包括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分斷能力；也就是斷路器規(guī)定的試驗電壓及其它規(guī)定條件下的極限短路分斷電流值，不考慮斷路器繼續(xù)承載它的額定電流。
極限短路分斷能力Icu的試驗程序為O—t—CO。其具體試驗是：把線路的電流調(diào)整到預(yù)期的短路電流值(例如380V，50KA)，而試驗按鈕未合，被試斷路器處于合閘位置，按下試驗按鈕，斷路器通過50KA的短路電流，斷路器立即開斷(OPEN簡稱O)并熄滅電弧，斷路器應(yīng)完好，且能再合閘。t為間歇時間，一般為3min，此時線路處于熱備狀態(tài)(試驗按鈕仍在按下狀態(tài))，斷路器再進行一次接通(CLOSE簡稱C)和緊接著的開斷(O)(接通試驗是考核斷路器在峰值電流下的電動和熱穩(wěn)定性和動、靜觸頭因彈跳的磨損)。此程序即為CO。斷路器能*分斷，熄滅電弧，并無超出規(guī)定的損傷，就認定它的極限分斷能力試驗成功。
額定運行短路分斷能力Ics ，是指斷路器在規(guī)定的試驗電壓及其它規(guī)定條件下的一種比額定極限短路分斷電流小的分斷電流值，在按規(guī)定的試驗程序O—t—CO—t—CO動作之后，斷路器應(yīng)有繼續(xù)承載它的額定電流的能力。它比Icu的試驗程序多了一次CO。Ics是Icu的一個百分數(shù)。對于式和塑殼式斷路器， Ics值略有不同，塑殼式允許Icszui小可以是25%Icu，式允許Icszui小是50%的Icu ，Ics=Icu的斷路器是很少的。我國的DW45智能型式斷路器的Ics為62.5%～65%Icu，上，ABB公司的F系列，施耐德的M系列也不過是70%左右。
2 斷路器的電流整定
低壓斷路器過流脫扣器的額定電流應(yīng)不小于線路的計算電流，即
In≥Ijs (Ijs為所保護配電線路的計算電流)。
斷路器的長延時動作電流（Ir1）主要是用來保護過負荷，一般情況，Ir1取線路計算電流的1.1倍，即
Ir1≥1.1×Ijs (Ijs為所保護的配電線路的計算電流)
短延時過流脫扣器動作電流（Ir2）應(yīng)躲過線路的尖峰電流Ipk，通常按下式確定：
Ir2≥1.2×（Ipk+ Ijs’）
其中：
Ipk為保護線路中zui大1臺電機的起動電流
Ijs’為除起動電流zui大的1臺電機以外的線路計算電流
斷路器短延時動作的整定時間通常分：0.1s、0.2s、0.3s、0.4s。為保證保護裝置動作的選擇性，上下2級斷路器的級差通常取0.1～0.2 s，動作時間還應(yīng)滿足被保護線路的熱效應(yīng)要求。
斷路器瞬時動作電流Ir3應(yīng)滿足Ir3≥1.3×（Ipk+ Ijs’），為滿足被保護線路的斷路器之間的選擇性，還要求Ir3大于下一級斷路器所保護的線路發(fā)生故障時的短路電流的1.1倍。
3 斷路器過電流保護動作的選擇性
在斷路器所保護的配電系統(tǒng)中，當發(fā)生電氣故障時，距故障點zui近的斷路器動作將故障切除，而其他各級斷路器不動作，從而將故障所造成斷電限制在zui小范圍內(nèi)，使其它*供電回路仍能保持正常供電，這就是對斷路器所要求的選擇性。斷路器的選擇性在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計中占有十分重要的位置，它可以給用戶帶來便利，并能保證供電回路工作的連續(xù)性。
在低壓配電系統(tǒng)中使用的斷路器按其保護性能可分為選擇性和非選擇性兩類。選擇性低壓斷路器，其瞬時特性和短延時特性適用于短路動作，而長延時特性適用于過載保護。
在低壓配電系統(tǒng)中，要保證上、下兩級斷路器之間選擇性動作，一般上一級斷路器采用選擇性斷路器，下一級斷路器采用非選擇性斷路器或選擇性斷路器，主要是利用短延時脫扣器的延時動作或延時動作時間的不同，以獲得選擇性。
無論下一級是選擇性斷路器還是非選擇性斷路器，上一級斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流一般不得小于下一級斷路器出線端的zui大三相短路電流的1.1倍。
如果下一級也是選擇性斷路器，為保證選擇性，上一級斷路器的短延時動作時間至少比下一級斷路器的短延時動作時間長0.1S。
4 選擇滿足分斷能力的斷路器
我們一般根據(jù)線路預(yù)期短路電流來選擇滿足分斷能力的斷路器，但線路預(yù)期短路電流的計算是一項非常繁瑣的工作。下面，我們采用一種工程上可以接受的簡捷估算方法：
(1)對于10/0.4KV電壓等級的變壓器，可以認為高壓側(cè)的短路容量為無窮大
(2)變壓器的阻抗電壓UK表示變壓器副邊短接(路)，當副邊達到其額定電流時，原邊電壓為其額定電壓的百分值。因此當原邊電壓為額定電壓時，副邊電流就可以認為接近它的預(yù)期短路電流。I≈1.44×P/UK（P為變壓器功率）
(3)如果短路點離變壓器有一定的距離，則需考慮線路阻抗，因此短路電流將減小。例如SL7系列變壓器(配導(dǎo)線為三芯鋁線電纜)，容量為200KVA，變壓器出線端短路時，三相短路電流為7210A。短路點離變壓器的距離為100m時，短路電流降為4740A；當變壓器容量為100KVA時其出線端的短路電流為3616A，離變壓器的距離為100m處短路時，短路電流為2440A。遠離100m時短路電流分別為0m的65.74%和67.47%。所以，用戶在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)安裝處可能出現(xiàn)的zui大短路電流選擇斷路器，不必把余量放得過大，以免造成浪費。
5 環(huán)境溫度對斷路器過載脫扣電流的影響
低壓斷路器的過載保護依靠熱脫扣器來完成，通常低壓斷路器的熱脫扣器額定電流是依據(jù)IEC898標準，在基準溫度為30℃條件下整定的。熱脫扣器是由一組雙金屬片制成，當線路發(fā)生過載，過載電流加熱雙金屬片發(fā)熱變形彎曲，將搭鉤頂開，使低壓斷路器觸點斷開。低壓斷路器的熱脫扣器與環(huán)境溫度是有直接的關(guān)系，若環(huán)境溫度發(fā)生變化就會導(dǎo)致低壓斷路器的額定電流值發(fā)生變化。因此當環(huán)境溫度大于或小于校準溫度值時，我們應(yīng)考慮根據(jù)制造商提供的溫度與載流能力修正系數(shù)表，來修正低壓斷路器的額定電流值。
6 實際使用情況
我公司生產(chǎn)二部低壓配電情況：
變壓器型號： S7—800／10 一次側(cè)額定電流46.2A 二次側(cè)額定電流1154A 阻抗電壓4.5％
通過以上估算二次側(cè)預(yù)期短路電流：1154÷4.5％＝25644 A≈26KA
實際使用的斷路器為常安產(chǎn)DW15-1600斷路器，額定運行短路分斷能力Ics為40 KA，所配過電流脫扣器為選擇型，長延時可調(diào)值范圍為1120～1600A，短延時可調(diào)值范圍為4800～16000A，短延時時間為0.2秒，瞬斷電流可調(diào)值范圍為16000～32000A。
再次評估我公司低壓配電系統(tǒng)：
首先，斷路器的運行短路分斷能力40 KA>26KA，可見，該斷路器用于800KVA變壓器二次側(cè)主進，*運行短路分斷能力。
二次側(cè)主母線采用100×10mm銅排，額定載流量1600A，考慮變壓器的zui大負荷電流，我們把長延時整定為1100A，保證變壓器不長時間過載運行。
低壓zui大功率的電機是280KW 6極電機（80型空氣壓縮機），起動電流499A，采用電抗降壓起動，以4倍計算，起動電流為2000A，再加正常負荷電流1000A，共計3000A，可見，短延時的電流必須大于3000×1.2＝3600 A，我們實際整定為4000 A。短延時時間為0.2秒。
由于變壓器的二次側(cè)預(yù)期短路電流是26KA，可見瞬斷電流必須小于26KA，考慮成本，下一級配電用斷路器都采用非選擇性電流脫扣器。為了保證過電流保護系統(tǒng)的選擇性，我們把瞬斷電流值整定為16 KA（斷路器瞬時過電流整定可調(diào)zui小值），既能保證二次側(cè)主回路發(fā)生短路斷路器可靠動作，又能躲過一些較小的（小于16 KA）短路故障電流，盡可能保證系統(tǒng)的選擇性。
7 結(jié)束語
研究斷路器過電流保護在低壓配電系統(tǒng)中有著重要意義，正確地使用斷路器可以有效地提高低壓配電系統(tǒng)的運行性能，尤其對于停電對生產(chǎn)影響較大的企業(yè)，更應(yīng)該注意斷路器的科學(xué)選型，電流參數(shù)合理整定，保證低壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：斷路器低壓配電系統(tǒng)配電系統(tǒng)電流表塑殼式斷路器

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