浅谈低压断路器的选择方法

袁春江

袁春江

（中国神华胜利发电厂内蒙古锡林浩特市026000）

摘要：对选取低压断路器的基本原则进行了说明，根据断路器的负载、设计短路电流及经济性的差异阐述了不同负载、不同运行工况条件下断路器的选择方法，结合各类型断路器特点、保护动作特性，简单介绍了断路器的实际选型方法。

关键词：低压断路器；选择；应用

低压进线断路器一般用于变压器低压侧，是一个比较重要的断路器，如果选择不当，一旦发生故障，将可能造成较大范围的停电事故。本文将阐述低压进线断压器设计选型的实用方法，供选择断路器时参考。

1选取低压断路器的基本原则

（1）不同的负载应选用不同类型的断路器。最常见的负载有配电线路、电动机和家用与类似家用三大类，以此相对应的便有配电保护型、电动机保护型和家用及类似家用保护型的断路器。这三类断路器的保护性质和保护特性因保护对象的承受过载电流的能力（包括电动机的起动电流和起动时间等）的不同，保护特性也不相同。

（2）选择不同类型短路分断能力的断路器来适应不同线路预期短路电流的需要，断路器的选用原则是：断路器的短路分断能力≥线路的预期短路电流（这个断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力）。

（3）从经济性方面来考虑，应在保证安全的前提下，尽量减少断路器在购买及运行维护方面的费用。在满足断路器的短路分断能力符合线路的预期短路电流要求的前提下，选择容量适当、维护方便的断路器。

2低压断路器的选择方法

2.1根据负载进行断路器选型

配电型断路器分为A类和B类，A类为非选择型，B类为选择型。所谓选择型是指断路器具有过载长延时、短路短延时和短路瞬时的三段保护特性。万能式（又称框架式）断路器中的DW15系列、DW17（ME）系列、H系列和DW40、DW45系列中的大部分是B型，而DZ5、DZ15、DZ20、TO、TG、CMI、TM30及HSM1等系列和万能式DW15、DW17的某些规格因仅有过载长延时和短路瞬时时二段保护性能即可，也就是说可选择A类断路器。

对于直接保护电动机的电动机保护型断路器，只要有过载长延时和短路瞬时的二段保护性能即可，也就是说可选择A类断路器（包括塑壳式和万能式），DZ5、DZ15、TO、TG、GM1、TM30、HSM1及W15等系列除有配电保护的性能外，它们的630A及以下规格均有保护电动机的功能。

配电（线路）、电动机和家用等的过电流保护断路器，因保护对象（如变压器、电线电缆、电动机和家用电器等）的承受过载电流的能力（包括电动机的起动电流和起动时间等）有差异，因此，选用的断路器的保护特性也有不同，见表1、表2所示。

配电保护型的瞬动整定电流为10In(In为断路器的额定电流)，误差为±20%，In为400A及以上，可以在5In和10In中任选1种；电动机保护型的瞬整定电流为12In?，一般设计时In可以等于电动机的额定电流。

2.2根据线路预期短路电流进行断路器选型

2.2.1断路器的极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受电流

（1）极限短路分断能力（Icu）是指在一定的试验参数条件，经一定的试验程序，断路器能分断和接通的短路电流。

表1配电保护型断路器的反时限断开特性

注：＊按电动机负载性质可以选2s、4s、8s、12s之内动作，一般的选2-4s。＊＊7.2In也是一种可返回特性，它必须躲过电动机的起动电流（5-7倍In）。TP为延时时间，按电动机的负载性质可选动作时间Tp为2s＜Tp≤10s、4s＜Tp≤10s、2s＜Tp≤10s和9s＜Tp≤30s,一般选用2s＜Tp≤10s或4s＜Tp≤10s。

参数（电压、短路电流、功率因数）条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，不再继续承载其额定电流的分断能力。它的试验程序为0-t（线上）CO（“O”为分断，t为间歇时间，一般为3min，“CO”表示接通后立即分断）。试验后要验证脱扣特性和工频耐压。

（2）运行短路分断能力（ICS）是指在一定的试验参数（电压、短路电流和功率因数）条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，还要继续承载其额定电流的分断能力，它的试验程序为O-t(线上)CO-t（线上）CO。

（3）短时耐受电流（Ics）是指在一定的电压、短路电流、功率因数下，忍受0.05s、0.1s、0.25s、0.5s或1s而断路器不充许脱扣的能力，Icw是在短延时脱扣时对断路器的电动稳定性和热稳定性的考虑指标（针对B类断路器）。通常Icw是最小值是：当In≤2500时为12In或5KA；而In＞2500A时为30K（DW45_2000的?Icw为400V、50KA，DW45_3200的Icw为400V、65KA）。

运行短路分断能力验证不单要验证脱扣特性、工频耐压、还要验证温升。IEC947?_2（以及1997新版IEC60947?_2）和我国国家标准GB14048.2规定：运行短路分断能力Ics可以是极限短路分断能力Icn数值的25%、50%、75%和100%（B类断路器为50%、75%和100%，B类无25%是因多数用在主干线保护的缘故）。

无论A类或B类断路器，它们运行短路分断能力Ics绝大多数是小于它的极限短路分断能力Icu。A类：DZ20系列Ics=(50%~77%)Icu,CM1系列Icu=(58%~72%)Icu，TM30系列Icu（50%~75%)Icu（个别的如630AIcs=Icu）,但短路分断能力仅400V时30KA），DW45系列Icu=（62.5%~80%）Icu。

不管是A类或B类断路器，只要运行短路分断能力符合IEC9447__2(或GB14048.2)标准规定的极限短路分断能力百分比值都是合格产品。

2.2.2选型举例

假设某电源（SL710/0.4KV变压器）的容量为1600KVA，二次电流为2312A，其出线端5m处的短路电流为42.96KA。某一支路的额定电流为125A，由于此支路离变压器很近，如在10m处，则此支路器的断路器需要考虑采用HSM1???_125H型塑壳式断路器（它的极限短路分断能力为400V、50KA）。但是离变压器50m处，由于受汇流排等的电阻和电抗的影响，50m处短路电流已经降到34.5KA，而100m处，降为28.8KA，对此就可选择HSM1_125M型塑壳式断路器（它的极限短路分断能力为400V、35KA）。

现在国内许多断路器生产厂家，对同一壳架等级电流的短路分断能力分为E、S、M、H、L（杭州之江开关厂的的HSM1系列）或C、L、M、H（常熟开关厂的CM1系列）或S、H、R、U（天津低压电器公司的TM30系列）等级别，其中，E为经济型，S为标准型，C为经济型；S为标准型，H为高分断型，R为限流型，U为超高分断型。以HSM1-125型塑壳断路器为例，E型的极限短路分断能力为400V、15KA，S型为400V、25KA，M型为400V、35KA，H型为400V、50KA。

应注意的是所有断路器的短路断能力都是周期分量的有效值，在短路试验中的接通电流是峰值电流。在试验站进行短路分断试验时，电压、短路电流（有效值）的功率因数已调整好，因此接通电流也就确定了。接通电流试验，是以峰值电流来考核触头和其他导电体承受的电动斥力和热稳定性的能力的，有什么样的有效值电流（分断电流），在其相应的功率因数下，便有什么样的峰值电流，使用者毋须去考虑峰值电流这个参数。

2.3根据经济性进行断器选型

（1）对于老型断路器，按运行分断能力选择，一般需提高断路器的壳架电流等级，以满足分断能力的要求。对于新型断路器，虽然其运行分断能力较高，一般不需为满足分断能力的要求而提高断路器壳架电流等级，但是其价格比同电流等级的老型断路器高。所以按运行分断能力选择断路器，一般投资会有所增加。

（2）虽然低压进线断路器所需数量较少，但如果故障将造成较大面积的停电，给生产和生活带来不便，甚至造成较大的经济损失。所以，为低压进线断路器的可靠运行增加一点投资，在经济上是合理的。

新型断路器取代老型断路器是一种必然趋势。当它完全取代老型断路器后，按运行分断能力选择断路器，将不再存在投资增加的问题。

3、四极断路器的应用

关于四极断路器的应用，目前国内还没有国家标准或规程之类的硬性规定。虽然地区性四极电器（断路器）的设计规范已经出台，但安装与不安装四极电器的争论还在进行中。笔者认为，用或不用应以是否能确保供电的可靠性、安全性为准，选择方法如下：

TN-C系统中，N线与保护线PE合二为一（PEN线），考虑安全，任何时候不允许断开PEN线，因此绝对禁用四极断路器。

TT系统、TN-C-S系统和TN-S系统可使用四极断路器，以便在维修时保障检修者的安全，但是TN-C-S和TN-S系统，断路器的N极只能接N线，而不能接PEN或PE线。

装设双电源切换的场所，由于系统中所有的中性线（N线）是通联的，为了确保被切换的电源开关（断路器）的检修安全，必须采用四极断路器。

用于380/220V系统的剩余电流保护器（漏电断路器），中性线必须穿越保护器的零序电流互感器（铁心），防止无中性线的穿过使220V的负载有泄漏电流而误动作，此时应先用四极或带中性线的二极剩余电流保护器。