配電(線路)、電動機和家用電器等的過電流保護斷路器,因保護對象(如變壓器、電線電纜、電動機和家用電器等)的承受過載電流的能力(包括電動機的起動電流和起動時間等)有差異,選用的斷路器的保護特性不同。

1.普通短路器的選擇

1.1配電用斷路器的選擇

配電用斷路器是指在低壓電網中專門用于分配電能的斷路器,包括電源總斷路器和負載支路斷路器。在選用這一類斷路器時,需特別注意下列選用原則:

(1)斷路器的長延時動作電流整定值≤導線容許載流量。對于采用電線電纜的情況,可取電線電纜容許載流量的80%。

(2)3倍長延時動作電流整定值的可返回時間≥線路中最大起動電流的電動機的起動時間。

(3)短延時動作電流整定值I1為:

I1=1.1(Ijx+1.35kIed)

式中:Ijx———線路計算負載電流(A);

k———電動機的起動電流倍數;

Ied———電動機額定電流(A)。

(4)瞬時電流整定值I2為:

I2=1.1(Ijx+klkIedm)

式中:kl———電動機起動電流的沖擊系數,一般取kl=1.7～2;

Iedm———最大的一臺電動機的額定電流。

(5)短延時的時間階段,按配電系統的分段而定。一般時間階段為2～3級。每級之間的短延時時差為0.1～0.2s,視斷路器短延時機構的動作精度而定,其可返回時間應保證各級的選擇性動作。選定短延時階梯后,最好按被保護對象的熱穩定性能加以校核。

1.2電動機保護型斷路器的選擇

微型斷路器(MCB)不能用于對電動機的保護,只可作為替代熔斷器對配電線路(如電線電纜)進行保護。電動機在起動瞬間有一個5~7倍Ied,持續時間為10s的起動電流,即使C特性在電磁脫扣電流設定為5~10倍Ied,可以保證在電動機起動時避過浪涌電流。

但對熱保護來講,其過載保護的動作值整定于1.45Ied,也就是說電動機要承受45%以上的過載電流時MCB才能脫扣,這對于只能承受<20%過載的電機定子繞組來講,是極容易使繞組間的絕緣損壞的,而對于電線電纜來講是可承受的。因此,在某些場合如確需用MCB對電機進行保護,可選用ABB公司特有的符合IEC947-2標準中K特性的MCB,或采用MCB外加熱繼電器的方式,對電動機進行過載和短路保護。

1.3家用保護型斷路器的選擇

MCB是建筑電氣終端配電裝置中使用最廣泛的一種終端保護電器。

應當像選用塑殼斷路器和框架斷路器一樣,計算最大短路容量后再選擇。

MCB的設計和使用是針對50~60Hz交流電網的,如用于直流電路,應根據制造廠商提供的磁脫扣動作電流同電源頻率變化系數來換算;當環境溫度大于或小于校準溫度值時,必須根據制造廠商提供的溫度與載流能力修正曲線來調整MCB的額定電流值。

低壓配電線路的短路電流與該供電線路的導線截面、導線敷設方式、短路點與電源距離長短、配電變壓器的容量大小、阻抗百分比等電氣參數有關。

一般工業與民用建筑配電變壓器低壓側電壓多為0.23/0.4kV,變壓器容量大多為1600kVA及以下,低壓側線路的短路電流隨配電容量增大而增大。對于不同容量的配變,低壓饋線端短路電流是不同的。一般來說,對于民用住宅、小型商場及公共建筑,由于由當地供電企業的低壓電網供電,供電線路的電纜或架空導線截面較細,用電設備距供電電源距離較遠,選用4.5kA及以上分斷能力的MCB即可。

對于有專供或有10kV變配電站的用戶,往往因供電線路的電纜截面較粗,供電距離較短,應選用6kA及以上額定分斷能力的MCB。而對于如變配電站(站內使用的照明、動力電源直接取自于低壓總母排)以及大容量車間變配電站(供車間用電設備)等供電距離較短的類似場合,則必須選用10kA及以上分斷能力的MCB,具體選用時特別要注意:MCB的額定分斷能力是在上端子進線、下端子出線狀態下測得的。

在工程中若遇到特殊情況下要求下端子進線、上端子出線,由于開斷故障電流時滅弧的原因,MCB必須降容使用,即額定分斷能力必須按制造廠商提供的有關降容系數來換算。MCB的保護特性根據IEC898分為A、B、C、D四種特性供用戶選用:A特性一般用于需要快速、無延時脫扣的使用場合,亦即用于較低的峰值電流值(通常是額定電流In的2~3倍),以限制允許通過短路電流值和總的分斷時間,利用該特性可使MCB替代熔斷器作為電子元器件的過流保護及互感測量回路的保護;B特性用于需要較快速度脫扣且峰值電流不是很大的使用場合。

與A特性相比較,B特性允許通過的峰值電流<3In,一般用于白熾燈、電加熱器等電阻性負載及住宅線路的保護;C特性適用于大部分的電氣回路,它允許負載通過較高的短時峰值電流而MCB不動作,C特性允許通過的峰值電流<5In,用于熒光燈、高壓氣體放電燈、動力配電系統的線路保護;D特性適用于很高的峰值電流(<10In)的斷路器設備,可用于交流額定電壓與頻率下的控制變壓器和局部照明變壓器的一次線路和電磁閥的保護。

2漏電斷路器的選擇

2.1普通漏電斷路器的選擇

選擇漏電斷路器要遵循以下原則:

(1)斷路器的額定電壓、電流應大于或等于線路設備的正常工作電壓和電流;

(2)線路應保護的漏電電流應小于或等于斷路器的規定漏電保護電流;

(3)斷路器的極限通斷能力應大于或等于電路最大短路電流;

(4)過載脫扣器的額定電流大于或等于線路的最大負載電流;

(5)有較短的分斷反應時間,能夠起到保護線路和設備的作用。

2.2四極斷路器的選用

是否選用四極斷路器可遵循以下原則:

(1)根據IEC465.1.5條規定,正常供電電源與備用發電機之間的轉換斷路器應使用四極斷路器;

(2)帶漏電保護的雙電源轉換斷路器應采用四極斷路器。兩個上級斷路器帶漏電保護,其下級的電源轉換斷路器應使用四極斷路器;

(3)在兩種不同接地系統間電源切換斷路器應采用四極斷路器;

(4)TN-C系統嚴禁使用四極斷路器;

(5)TN-S、TN-C-S系統一般不需要設置四極斷路器。但TN-S系統的一些特殊情況(嚴重三相不平衡、零序諧波含量較高等)是否不用四極斷路器有待進一步研究;

(6)TT系統的電源進線斷路器應采用四極斷路器;

(7)IT系統中當有中性線引出時應采用四極斷路器。

3.斷路器的使用

斷路器在使用過程中我們要注意:

(1)電路接好后,應檢查接線是否正確。可通過試驗按鈕加以檢查。如斷路器能正確分斷,說明漏電保護器安裝正確,否則應檢查線路,排除故障。在漏電保護器投入運行后,每經過一段時間,用戶應通過試驗按鈕檢查斷路器是否正常運行;

(2)斷路保護器的漏電、過載、短路保護特性是由制造廠設定的,不可隨意調整,以免影響性能;試驗按鈕的作用在于斷路器在新安裝或運行一定時期后,在合閘通電的狀態下對其運行狀態進行檢查。按動試驗按鈕,斷路器能分斷,說明運行正常,可繼續使用;

(3)如斷路器不能分斷,說明斷路器或線路有故障,需進行檢修;

(4)斷路器因被保護電路發生故障(漏電、過載或短路)而分斷,則操作手柄處于脫扣位置(中位置)。查明原因排除故障后,應先將操作手柄向下扳(即置于“分”位置),使操作機構“再扣”后,才能進行合閘操作(請注意斷路器操作手柄三個位置的不同含義);

(5)斷路器因線路短路斷開后,需檢查觸頭,若主觸頭燒損嚴重或有凹坑時,需進行維修;

(6)四極漏電斷路器必須接入零線,以使電子線路正常工作;

(7)漏電斷路器的負載接線必須經過斷路器的負載端,不允許負載的任一相線或零線不經過漏電斷路器,否則將產生人為“漏電”而造成斷路器合不上閘,造成“誤動”。此外,為了更加有效地保護線路和設備,可以將漏電斷路器與熔斷器配合使用。

(1)電源進線斷路器中性線的隔離不是為了防三相回路內中性線不平衡電流引起的中性線過流或這種過流引起的人身電擊危險,而是為了消除沿中性線導入的故障電位對電氣檢修人員的電擊危險;

(2)為減少三相回路“斷零”

事故的發生,應盡量避免在中性線上裝設不必要的斷路器觸頭,即在保證電氣檢修安全條件下,盡量少裝用四極斷路器;

(3)不論建筑物內有無總等電位聯結,TT系統電源進線斷路器應實現中性線和相線的同時隔離,但有總等電位聯結的TN-S系統和TN-C-S系統建筑物電氣裝置無此需要;

(4)TT系統內的RCD應能同時斷開相線和中性線,以防發生兩個故障時引起的電擊事故,但對TN系統內的漏電保護器RCD沒有此要求;

(5)除帶漏電保護功能的電源轉換斷路器外,其他電源轉換斷路器無需隔離中性線;

(6)不論何種接地系統,單相電源進線斷路器都應能同時斷開相線和中性線。