淺析斷路器電流參數(shù)的意義及作用論文

　　摘要：通過分析斷路器的各個電流參數(shù)的概念及其作用，幫助從事電氣設計、采購、施工和監(jiān)理的工作人員確定斷路器的各個電流參數(shù)，從而準確地選擇斷路器，為配電系統(tǒng)的安全有效運行提供保障。

　　關(guān)鍵字：斷路器 脫扣器 電流參數(shù) 電力論文

　　斷路器是配電系統(tǒng)中不可缺少的主要保護電器之一，也是功能最完善的保護電器，斷路器主要作用是作為配電系統(tǒng)的短路、過載、接地故障、失壓以及欠電壓保護。根據(jù)不同需要，斷路器可配備不同的繼電器或脫扣器。脫扣器是斷路器的一個重要組成部分，而繼電器則通過與斷路器操作機構(gòu)相連的脫扣器來控制斷路器。斷路器一般由脫扣器來完成其相關(guān)的保護功能。電氣工程中設計選型的斷路器大部分是針對某一廠家將型號參數(shù)標注在設計圖紙上，常常在標明斷路器的電流值時，沒有明確說明其電流值的意義。標明斷路器電流特性的參數(shù)有很多，容易混淆不清，有些從事設備采購、施工和工程監(jiān)理的人員對斷路器的各個電流參數(shù)意義不是十分清楚，給正確讀識斷路器殼體上注明的電流參數(shù)照成困難，以致不能辨別在工程中使用的斷路器是否滿足設計要求，即造成了材料的損耗，又給配電系統(tǒng)埋下安全隱患。因此，從事電氣工作的人員應該清楚地理解斷路器的各個電流參數(shù)，從而正確地選擇斷路器。

　　1、斷路器的額定電流參數(shù)

　　國標《低壓開關(guān)設備和控制設備：低壓斷路器》 GB14048中2-94條，對斷路器的額定電流使用兩個概念，并給出如下定義：（1）斷路器的額定電流In，是指脫扣器能長期穩(wěn)定通過的電流，也就是脫扣器額定電流。對帶可調(diào)式脫扣器的斷路器則為脫扣器可長期通過的最大電流。（2） 斷路器殼架等級額定電流Inm，用斷路器框架或塑料外殼中所裝的最大脫扣器額定電流表示。

　　國標GB14048．2—94中對斷路器額定電流的定義與我們通常所說的概念有些不同。當我們提及“斷路器額定電流”這一概念時，通常是指“斷路器殼架等級額定電流”而不是“脫扣器額定電流”。例如當我們選 擇1只DZ20y-100／3300—80A型斷路器時，通常我們簡單地說其額定電流為100A，脫扣器的額定電流為 80A。多數(shù)低壓斷路器供應商所提供的產(chǎn)品資料中， 也一般不提及“斷路器殼架等級額定電流”這一復雜的說法，而只給出“斷路器額定電流”這一參數(shù)，其實就是“斷路器額定電流”作為“斷路器殼架等級額定電流”的一種簡稱，似乎較為合適。“斷路器殼架等級額定電流”是標明斷路器的框架通流能力的參數(shù)，主要由主觸頭的通流能力決定，它也決定了所能安裝的脫扣器的最大額定電流值。在選擇斷路器時，此參數(shù)是必不可少的，它保證在配電系統(tǒng)正常運行時，斷路器通斷回路計算電流能力的大小。

　　2、脫扣器的電流參數(shù)

　　斷路器的脫扣器型式有欠電壓脫扣器、分勵脫扣器、過電流脫扣器等。欠電壓脫扣器分為瞬時動作和延時動作兩種，欠電壓瞬時動作脫扣器當電源電壓下降到額定電壓的35%~70%時應動作，欠電壓延時脫扣器延遲時間一般為0~7秒，在1/2延遲時間內(nèi)，電源電壓若恢復到正常值的85%及以上時，斷路器不斷開。分勵脫扣器通電后可將斷路器斷開，在緊急情況下可遠距離操作切斷供電電源。過電流脫扣器可以分為過載脫扣器和短路(電磁)脫扣器，并有長延時、短延時、瞬時之分。過電流脫扣器作為配電保護最為常用，它有以下幾個參數(shù)：

　　(1) 過電流脫扣器額定電流In，指脫扣器能長期通過的最大穩(wěn)定電流。

　　(2) 過電流長延時過載脫扣器動作電流整定值Ir，固定式脫扣器其Ir=In，可調(diào)式脫扣器其Ir為脫扣器額定電流In的倍數(shù)，如Ir=(O．4～1)×In。

　　(3) 過電流短延時電磁脫扣器動作電流整定值Im，為長延時過載脫扣器動作電流整定值Ir的倍數(shù)，倍數(shù)固定或可調(diào)，如Im=(2～10)×Ir。對不可調(diào)式可在其中選擇一適當?shù)恼�定值�?/p>

　　(4) 過電流瞬時電磁脫扣器動作電流額定值Im，為過電流脫扣器額定電流In的倍數(shù)，倍數(shù)固定或可調(diào)，如Im= (1．5～11)×In。對不可調(diào)式可在其中選擇一適當?shù)恼�定值�?/p>

　　過電流脫扣器其動作電流整定值可以是固定的或是可調(diào)的，調(diào)節(jié)時通常利用旋鈕或是調(diào)節(jié)杠桿。電磁式過流脫扣器既可以是固定的，也可以是可調(diào)的，而電子式過流脫扣器通常是可調(diào)的。

　　過電流脫扣器按安裝方式又可分為固定安裝式或模塊化安裝式。固定安裝式脫扣器和斷路器殼體在生產(chǎn)加工時已組裝成為一體，斷路器一旦出廠，其脫扣器額定電流值則不可調(diào)節(jié)，如DZ20型；而模塊化安裝式脫扣器作為斷路器的一個安裝模塊，可隨時根據(jù)需要調(diào)換，實用靈活性很強。

　　3、斷路器的短路特性電流參數(shù)

　　3．1額定短路分斷能力Icn

　　斷路器的額定短路分斷能力Icn應采用額定極限短路分斷能力Icu、額定運行短路分斷能力Ics 表示，在具體產(chǎn)品標準中確定。

　　3．2額定極限短路分斷能力Icu

　　額定極限短路分斷能力Icu是指斷路器在規(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之值，它可以用預期短路電流表示。要按規(guī)定的試驗程序 O-t—CO動作之后，不考慮斷路器繼續(xù)承載它的額定電流。（注：O表示分斷操作；CO表示接通操作后緊接著分斷操作；t表示兩個相繼操作之間的時間間隔，一般不小于3min。）

　　3．3額定運行短路分斷能力Ics

　　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，Ics是Icu的一個百分數(shù)。在按規(guī)定的試驗程序O-t—CO-t—CO動作之后，斷路器應有繼續(xù)承載它的額定電流的能力。

　　對于額定短路分斷能力大于1500A的小型斷路器，國標《家用及類似場所用斷路器》GB10963(等效采用IECB98)規(guī)定應進行額定極限短路分斷能力Icu和額定運行短路分斷能力Ics試驗。當Icu≤6000A時， Icu=Ics，故只需作Ics試驗。所以標明短路分斷能力為4500A、6000A的小型斷路器，其Icu=Its=Icn，故一般只提及其額定短路分斷能力Icn值。工程中使用的大部分斷路器殼體上能明顯看到參數(shù)的就是Icn，它為斷路器在配電系統(tǒng)中切斷短路電流提供安全可靠的保護。

　　3．4額定短時耐受電流Icw

　　額定短時耐受電流Icw是指斷路器在規(guī)定的試驗條件下短時間承受的電流值。對于交流，此電流值是預期短路電流的周期分量有效值，與額定短時耐受電流有關(guān)的時間至少為0．05s。

　　4、斷路器電流參數(shù)的確定

　　4．1斷路器額定電流的確定

　　斷路器額定電流指過流脫扣器的額定電流In，在確定斷路器額定電流時，應計算出線路的計算電流Ic，保證In≥Ic。斷路器殼架等級額定電流Inm是指框架或塑料外殼中所裝的最大脫扣器額定電流，按等級選用。

　　4．2長延時過電流脫扣器的整定值Ir

　　配電用低壓斷路器的長延時過電流脫扣器整定電流I，應大于線路計算電流Ic，并小于導體載流量 Iz，即按式Iz≥I≥Ic確定。

　　4．3短延時過電流脫扣器的整定值Im

　　(1)配電用低壓斷壓器的短延時過電流脫扣器整定電流Im，應躲過線路正常工作時發(fā)生的尖峰電流，即按式Im≥Kz(Iq+Ic)確定。式中，Kz為低壓斷路器短延時脫扣器可靠系數(shù)，一般取1．2；Iq為線路中電流最大的一臺電動機的全起動電流；Ic為除起動電流最大的一臺電動機以外的線路負載計算電流。

　　(2)動作時間的確定：短延時主要用于保證保護裝置的動作選擇性。低壓斷路器短延時的斷開時間通常有0．1s，0．2s，0．4s，0．6s，0．8s和1．0s等可供選擇。上下級時間級差取0．1～0．2s。

　　4 ．4瞬時過電流脫扣器的整定值Im

　　配電用低壓斷壓器的瞬時過電流脫扣器整定電流Im，應躲過線路正常工作時的尖峰電流，即按式Im≥K(I+Ic)確定。式中K為低壓斷路器瞬時脫扣器可靠系數(shù)，一般取1．2；I為線路中電流最大的一臺電動機的全起動電流(包括了周期分量和非周期分量)，其值按電動機的全起動電流Iq的兩倍計算；Ic為除起動電流最大的一臺電動機以外的回路計算電流。

　　為滿足被保護線路各級保護電器間選擇性動作要求，選擇型低壓斷路器瞬時脫扣器電流整定值 Im在滿足被保護線路相間短路電流故障時動作靈敏度要求的前提下，應盡量選擇的大一些，以躲過下一級開關(guān)所保護線路故障時的短路電流。非選擇型低壓斷路器瞬時脫扣器電流整定值，在躲過回路尖峰電流的條件下，盡可能整定得小一些，以保證故障時動作的靈敏度。

　　5、標定斷路器的電流參數(shù)

　　斷路器的短路電流參數(shù)Icu、Ics、Icw在選定斷路器時需按情況仔細考慮，斷路器型號和殼架等級額定電流Inm選定后就已確定，故不需另外標明；而斷路器的額定電流參數(shù)和所選脫扣器的電流參數(shù)需根據(jù)實際情況經(jīng)設計人員計算，在設計文件中標明清楚，安裝調(diào)試時應按設計要求進行調(diào)整，以保證斷路器的各個電流參數(shù)能夠保證整個供配電系統(tǒng)安全可靠的運行�，F(xiàn)根據(jù)實踐經(jīng)驗列舉一些廠家型號的意義及設計人員要標注的參數(shù)。

　　5．1小型斷路器

　　對于將塑殼和過電流脫扣器加工為一體的小型斷路器而言，一般做為配電系統(tǒng)的終端保護電器，如Merlin Gerin公司的C45N系列、施耐德公司的E系列、國產(chǎn)正泰NB1系列等，產(chǎn)品資料中只提供“斷路器額定電流”一個值，此參數(shù)具有斷路器殼架等級額定電流Inm、脫扣器額定電流In、長延時過載脫扣器動作電流整定值Ir三重含義，也即Inm=In=Ir，而瞬時電磁脫扣器動作電流額定值Im一般為固定值。因此在選擇小型斷路器時，只需給出其中1個電流值即可，不會產(chǎn)生歧義。小型斷路器的額定電流表明了斷路器運行中額定短路分斷能力，其不應低于4500A。

　　5．2塑殼式斷路器

　　塑殼式斷路器產(chǎn)品種類繁多，一般做為配電系統(tǒng)的第二級保護電器。標定其電流比較復雜。如Merlin Gerin公司的CompactNS、施耐德公司的NS系列、國產(chǎn)正泰NM系列等均為常用的塑殼式斷路器。當斷路器配裝固定式的過流脫扣器時，脫扣器額定電流In和長延時過載脫扣器動作電流整定值Ir相同，即In=Ir。此時需要標定兩個電流值，斷路器殼架等級額定電流Inm、脫扣器額定電流In(或長延時過載脫扣器動作電流整定值It)。瞬時脫扣器動作電流整定值Im為固定值，一般不需標明。當斷路器配裝可調(diào)模塊式的過流脫扣器時，脫扣器的各個電流均需明確標定，首先標明斷路器殼架等級額定電流Inm，然后標明所選擇的脫扣器型號和脫扣器的各個電流整定值。如當選擇正泰公司的NM系列斷路器時，需給出如下完整參數(shù)。如NM1 225H型，Inm=225A，配 100A的電子脫扣器，In一100A，Ir一0．8In (80A)，Im=5Ir(400A)，Im≤11In(固定值)。

　　5．3框架式斷路器

　　框架式斷路器功能完善，做為配電系統(tǒng)的第一級保護電器。模塊化設計使各種結(jié)構(gòu)部件可自由組裝，使用維護方便，框架式斷路器分斷能力高，滅弧性能好，電弧不會飛出斷路器之外，所以分斷更安全，可以應用于各種保護場合。如Merlin Gerin公司的ME系列、施耐德公司的NW12系列、國產(chǎn)正泰NA1型等，均有齊全的功能，為配電系統(tǒng)提供用電可靠性與安全性。框架式斷路器多配裝可調(diào)模塊式過電流脫扣器，標注電流參數(shù)時，首先標明斷路器殼架等級額定電流Inm，然后標明選擇脫扣器和脫扣器的各個電流整定值。

　　結(jié)束語：雖然國內(nèi)斷路器起步較晚，但產(chǎn)品性能及制造工藝在借鑒國外先進技術(shù)的同時，自身也在不斷的發(fā)展、完善、創(chuàng)新，展示出旺盛的活力和競爭力，目前被廣泛的應用于各個領(lǐng)域。因此，掌握斷路器電流參數(shù)的意義及作用，更好的發(fā)揮其保護功能，為用戶提供安全、可靠、有效的配電環(huán)境，應該成為從事電氣工作的人員不可缺少的技能。

　　參考文獻：

　　[1]《民用建筑電氣設計規(guī)范》 JGJ16-2008.

　　[2]《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施》（2009年版《電氣》分冊）

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