断路器的选择原则

断路器的选择原则
1、一般选用原则
(1)根据用途选择断路器的型式及极数；
根据最大工作电流选择断路器的额定电流；根据需要选择脱扣器的类型、附件的种类和规格。

具体要求是：
①断路器的额定工作电压≥线路额定电压；
②断路器的额定短路通断能力≥线路计算负载电流；
③断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流（一般按有效值计算）；
④线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬时（或短延时）脱扣整定电流；
⑤断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压；
⑥断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压；
⑦电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压；
⑧断路器用于照明电路时，电磁脱扣器的瞬时整定电流一般取负载电流的6倍。

(2)采取断路器作为单台电动机的短路保护时，瞬时脱扣器的整定电流为电动机启动电流的1. 35倍（DW系列断路器）或1.7倍（DZ系列断路器）。

(3)采用断路器作为多台电动机的短路保护时，瞬时脱扣器的整定电流为1.3倍最大一台电动机的启动电流再加上其余电动机的工作电流。

(4)采用断路器作为配电变压器低压侧总开关时，其分断能力应大于变压器低压侧的短路电流值，脱扣器的额定电流不应小于变压器的额定电流，短路保护的整定电流一般为变压器额定电流的6-10倍；过载保护的的整定电流等于变压器的额定电流。

(5)初步选定断路器的类型和等级后，还要与上、下级开关的保护特性进行配合，以免越级跳闸，扩大事故范围。

2、电动机保护用断路器的选用
电动机保护用断路器可分为两类：
一类是指断路器只作保护而不负担正常操作；另一类是指断路器需兼作保护和不频繁操作之用。

后一类情况需考虑操作条件和电寿命。

电动机保护用断路器的选用原则为：
(1) 长延时电流整定值等于电动机额定电流。

(2) 瞬时整定电流：对保护笼型电动机的断路器，瞬时整定电流等于（8-15）倍电动机额定电流，取决于被保护电动机的型号、容量和启动条件；对于保护绕线转子电动机的断路器，瞬时整定电流等于（3-6）倍电动机额定电流，取决于被保护绕线转子电动机的型号、容量和启动条件。

(3) 6倍长延时电流整定值的可返回时间大于等于电动机实际启动时间。

按启动时负载的轻重，可选用可返回时间为1、3、5、8、15S中的某一档。

3、导线保护断路器的选用
照明、生活用导线保护断路器，是指在生活建筑中用来保护配电系统的断路器，选用时应考虑：
(1) 长延时整定值小于等于线路计算负载电流。

(2) 瞬时动作整定值等于（6-20）倍线路计算负载电流。

主题：IP防护等级介绍
IP防护等级说明（按照EN60529/IEC529）
防护等级IP54，IP为标记字母，数字5为第一标记数字，4为第二标记数字第一标记数字表示接触保护和外来物保护等级，第二标记数字表示防水保护等级；
接触保护和外来物保护等级(第一个数字) 防水保护等级( 第二个数字)
第一个数字
防护范围
第
二
个
数
字
防护范围
名称说明名称说明
0 无防护- 0
无防护
-
1 防护50mm直径和更大的
固体外来体
探测器，球体直径为50mm,不应完全进
入
1 水滴防护
垂直落下的水滴不应
引起损害
2 防护12.5mm直径和更大
的固体外来体
探测器，球体直径为12.5mm,不应完全
进入
2
柜体倾斜15度时，
防护水滴
柜体向任何一侧倾斜
15度角时，垂直落下
的水滴不应引起损害
3 防护2.5mm直径和更大
的固体外来体
探测器，球体直径为2.5mm,不应完全进
入
3 防护溅出的水
以60度角从垂直线两
侧溅出的水不应引起
损害
4 防护1.0mm直径和更大
的固体外来体
探测器，球体直径为1.0mm,不应完全进
入
4 防护喷水
从每个方向对准柜体
的喷水都不应引起损
害
5 防护灰尘不可能完全阻止灰尘进入，但灰尘进入的
数量不会对设备造成伤害
5 防护射水
从每个方向对准柜体
的射水都不应引起损
害
6 灰尘封闭柜体内在20毫巴的低压时不应进入灰尘 6 防护强射水从每个方向对准柜体的强射水都不应引起损害
注：探测器的直径不应穿过柜体的孔7 防护短时浸水
柜体在标准压力下短
时浸入水中时，不应有
能引起损害的水量浸
入
8 防护长期浸水
可以在特定的条件下
浸入水中，不应有能引
起损害的水量浸
1、范围
防水试验包括第二位特征数字为1至8,即防护等级代码为IPX1至IPX8。

2、各种等级的防水试验内容
（1）IPX1
方法名称：垂直滴水试验
试验设备：滴水试验装置及其试验方法见2.11
试样放置：按试样正常工作位置摆放在以1r/min的旋转样品台上，样品顶部至滴水口的距离不大于
200mm
试验条件：滴水量为1 0.5 mm/min；
试验持续时间：10 min；
（2）IPX2
方法名称：倾斜15°滴水试验
试验设备：滴水试验装置及其试验方法见2.11
试样放置：使试样的一个面与垂线成15°角，样品顶部至滴水口的距离不大于200mm。

每试完一个面后，换另一个．．．．．面，共四次。

试验条件：滴水量为3 0.5 mm/min；
试验持续时间：4×2.5 min（共10 min）；
（3）IPX3
方法名称：淋水试验
试验方法：
a.摆管式淋水试验
试验设备：摆管式淋水溅水试验装置(装置图形及其试验方法见本书2.14)
试样放置：选择适当半径的摆管，使样品台面高度处于摆管直径位置上，将试样放在样台上，使其顶部到样品喷水口的距离不大于200mm，样品台不旋转。

试验条件：水流量按摆管的喷水孔数计算,每孔为0.07 L/min。

淋水时，摆管中点两边各60°弧段内的喷水孔的喷水喷向样品。

被试样品放在摆管半圆中心。

摆管沿垂线两边各摆动60°，共120°。

每次摆动
(2×120°)约4s 。

试验时间：连续淋水10 min 。

b.喷头式淋水试验
试验设备：手持式淋水溅水试验装置，装置图形及其试验方法见本书2.14
试样放置：使试验顶部到手持喷头喷水口的平行距离在300mm至500mm之间
试验条件：试验时应安装带平衡重物的挡板，水流量为10 L/min
试验时间：按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1 min (不包括安装面积)，最少5 min 。

（4）IPX4
方法名称：溅水试验；
试验方法：
a.摆管式溅水试验
试验设备和试样放置：与上述第（3）条IPX3 之a 款均相同；
试验条件: 除下述条件外，与上述第（3）条IPX3 之a 款均相同；
喷水面积为摆管中点两边各90°弧段内喷水孔的喷水喷向样品。

被试样品放在摆管半圆中心。

摆管沿垂两边各摆动180°，共约360°。

每次摆动(2×360°) 约12s 。

试验时间：与上述第（3）条IPX3 之a 款均相同(即10 min )。

b.喷头式溅水试验
试验设备和试样放置：设备上安装带平衡重物的挡板应拆去，其余与上述第（3）条IPX3 之b款均相同；
试验条件：除下述条件外，与上述第（3）条IPX3 之b款均相同；
试验时间：与上述第（3）条IPX3 之b款均相同，即按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min(不包括安装面积)最少5min 。

（5）IPX5
方法名称：喷水试验
试验设备：喷嘴的喷水口内径为6.3mm；装置图形及其试验方法见本书2.14
试验条件：使试验样品至喷水口相距为2.5~3m，水流量为12.5 L/min (750 L/h)；
试验时间：按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min(不包括安装面积)最少3 min 。

（6）IPX6
方法名称：强烈喷水试验；
试验设备：喷嘴的喷水口内径为12.5 mm；装置图形及其试验方法见本书第2.14章；
试验条件：使试验样品至喷水口相距为2.5～3m，水流量为100 L/min (6000 L/h)；
试验时间：按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min（不包括安装面积）最少3 min 。

方法名称：短时浸水试验；
试验设备和试验条件：浸水箱。

其尺寸应使试样放进浸水箱后，样品底部到水面的距离至少为1m 。

试样顶部到水面距离至少为0.15 m 。

试验时间: 30 min 。

方法名称: 持续潜水试验；
试验设备,试验条件和试验时间: 由供需（买卖）双方商定.其严酷程度应比IPX7高。

主题：关于低压电器几个电参数含义的辨证
近些年来，随着社会主义市场经济的深化，产品的竞争也日益激烈。

有些电器制造商为了推广推销产品，在其样本或产品使用说明书上任意规定了一些不符合科学和标准的拟事而非的技术性能参数，从而引起混乱。

考其原因，一是对那些参数的含义没有真正的理解；二是参数含义清楚，但为了让用户觉得自己的产品较别家优越，有意模糊概念拨高提级，不论是那一种情况，都是不严肃、不负责任的。

为了澄清问题，我们将按国家、国际现行标准来表述电参数的含义，以便正本清源。

１额定工作电压
《电工术语低压电器》(GB/T2900.18-92)对“额定工作电压”的定义是：“在规定条件下，保证电器正常工作的工作电压值。

”我国和世界30多个国家的额定工作电压是交流50Hz 220/380V，英国、澳大利亚等10多个国家是交流50Hz 240/415V，孟加拉、印度、马来西亚、巴基斯坦、新加坡、等国是交流50Hz 2 30/400V。

此次还有127/220V等等。

IEC出版物38，鉴于电压种类太多，影响贸易和交流，建议今后各国统一采用230/400V的标准化电压(分子为相电压，分母为线电压),但这种改革涉及面极大，是一个浩瀚的工程体系，因此目前世界各国仍沿用原来的电压系统。

我国既然是220/380V就不可能出现400V的工作电压。

但是有不少厂商的短路器样本里，它的短路分断能力栏赫然标志着额定电压为400V，在短路分断电
流一样的情况下，让用户以为它比380V的高(倘单从数字看，400V比380V自然高好多)。

这种拨高工作电压的行为如果不是有意混淆，则是一种认识上的误解。

断路器在进行短路分断试验和过载操作性能试验时，都规定，其试验电压为1.05Ue，有人据此理解为1.05X380=400V。

其实这里的1.05倍Ue是工频恢复电压(稳态恢复电压)。

GB/T14048.1对试验参数的规定，电压Ue的公差是+5%，即电网电压的波动可以是0~5%的范围，就是380~400V，而工频恢复电压是1.05倍Ue，Ue包括这个波动范围(最大为上限值)。

另一种误解是，一般至用户的变压器是10/0.4KV的低压比，即变压器的原边电压是10KV，而副边(至用户)是0.4KV，即400V，因此其断路器产品的额定电压定为400V。

这是谬误的。

副边的400V是变压器的空载电压。

计算负载电压时要考虑副边绕组内部的电压降，约5%的电压值。

因此0.4的实际负载电压是380V。

对变压器(或发电机)而言，可用空载电压来表示它的额定电压，而电器设备(包括开关电器)的额定电压，正确的理解和实际上的性能考核只能是负载电压。

GB156-93《标准电压》中对三相四线系统或交流系统标准电压设及电气备额定电压规定为：220V、3 80V、660V……。

标准对发电机的额定电压也作了规定，它们是：230V、400V、690V……。

标准还规定：“与发电机出线端配套的电气设备，额定电压可采用发电机的额定电压，在产品标准中具体规定。

”而我国的断路器目前似乎还没有能与发电机(或变压器)出线端配套的。

综上所述，所谓产品的额定电压是400V或690V都是不正确的提法。

２关于额定绝缘电压
GB/T1900.18对额定绝缘电压的定义是：“在规定条件下，用来度量电器及其部件的不同电位部分的绝缘强度，电气间隙和爬电距离的标准电压值。

除非另有规定，比值为电器的最大额定工作电压。

” 等效采用IEC947-1(1998年第1版)的GB/T14048.1《低压开关设备与控制设备总则》强调系统的绝缘配合，因此电器用于电源系统的条件为：
电器的额定绝缘电压应高于或等于电源系统的额定电压。

从标准的规定衡量，一个电器产品如果有多种工作电压值，如380V(绝大多数产品的电压等级)和660V(常用于矿山)，则其额定绝缘电压可定为660V。

额定绝缘电压标定后，在按产品适用的污染等级(断路器一般为3级)及其绝缘零部件的CTI值(相比漏电器痕指数)(此CTI值确定了绝缘材料的组别，分为I、II、IIIa、IIIb四种)，来确定产品的最小爬电距离。

例如，额定绝缘电压为660V，污染等级3，材料组别为IIIa、IIIb，承受长期电压的电器的最小爬电距离为10mm。

电器产品可以以此值来设计其各绝缘件的爬电距离，而不需要任意地去提高它的额定绝缘电压。

现在有些断路器生产厂家，为了提高竞争力，就称自己的额定绝缘电压是800V，比人家的660V高一个等级，而它的断路器额定最高也就是660V，完全没有必要比拔高。

而且有两点是不能忽视的，一是额定绝缘电压一高，爬电距离就要求加大，如果污染等级，绝缘材料的组别都不变，Ui(额定绝缘电压)为800V时，最小爬电距离应是12.5mm，比Ui=660V时加大2.5mm；二是按断路器的产品标准要求，在进行过载操作性能实验和短路分断能力实验后，均需进行耐压(工频耐压)验证，施加的电压为2倍额定绝缘电压，对Ui=660V者，耐压1320V，对Ui=800V者，耐压值要提高到1600V，实际上是加大了负担。

但最重要的还是定期实验工频面压值，Ui=660V耐压值为2500V，1min,Ui=800V时，耐压值为3000V。

因此那种毫无意义的炫示，实事求是地说是自己给自己添麻烦。

GB/T14048.1规定：“对预期用于因绝缘故障必须重视严重后果的场所(如安装类别VI或用于大容量供
电系统或要求具有隔离功能)的电器，应采用高于额定绝缘电压的电压等级的爬电距离；建议额定绝缘电压一般提高R10优先系数中二个电压的等级及以上。

”R10优先系数是1.25。

660V上面第一个电压是800V，第二个电压是1000V。

按上面的规定，应取1000V，与660V相同的污染等级及材料组别，它的爬电距离应不小于16mm，但是由于塑壳断路器为非选择型保护(无三段保护)，加上它们的额定电流一般在800A及以下，它们不适合于安装类别IV(电源水平级)及大容量供电系统，可见取Ui大于660V是没有什么实用意义而是徒增浪费和麻烦而已。

3关于辅助触头的工作电流
作辅助触头(或称辅助开关)的微动开关，它有两个电流参数，一是约定发热电流，一是工作电流。

工作电流有多种，而约定发热电源只有一个。

GB/T2900.18对约定发热电源电流的定义是：“在规定条件下实验时，开关电器在8h工作制下，各部件的温升不超过极限值时所能承载的最大电流。

”而它的工作电流则由它所控制的电磁铁在闭合状态下的负载功能来决定。

因此约定发热电流和工作电流是两个不同的概念。

GN14048.5-93《低压开关设备和控制设备控制电路电器和开关元件第一部分机电式控制电路电器》的附录C“某些使用类别的辅助触头名义额定值举例”中，列出目前使用较多的AC-15和DC-13的动作电流，AC-15类别中，辅助触头的Ith=2.5A时，控制电磁铁闭合状态下的功率(容量)为180VA；
Ith=5A，控制功率为360VA，Ith=10A，控制功率为720VA；DC-13(直流)Ith=1A，控制功率为28W，Ith=2.5A，控制功率为69W，Ith=5A，控制功率为138W，Ith=10A，控制功率为275W。

根据所控制的电磁铁负载功率，和微动开关(辅助触头)的电压值，就可算出它的工作电流，例如Ith=3A，可参照Ith=2.5A的控制功率，为AC-15时，控制功率为180VA(符合AC-15用于控制大于72VA的交流电磁铁负载的规定)，180VA/380V=0.47A，180VA/220V=0.81A，就是辅助触头在380V和220V电压下的动作电流Ie；再如DC-13(控制直流电磁铁)，Ith=2.5A，控制电磁铁的容量(功率)为69W，
69W/220V=0.31A，69W/110V=0.63A，就是辅助触头在220V和110V下的工作电流，确定辅助触头的工作电流是很重要的，因为辅助触头的通电操作性能实验，非正常接通与分断能力实验都与Ie 的数值有关的Ie取大或取小都不符合产品的要求。

查阅一下国内市场仍占相当比例的某中塑壳式断路器和另两种万能式断路器的1997年行业标准修订版，就发现对辅助触头的额定工作电流的规定很是混乱，也不符合国家的大类标准。

如某断路器规定Ith分别为1A、3A、6A。

而在AC380V时工作电流Ie分别为0.3A、0.4A和3A(它们都是AC-15类别)，控制的交流电磁铁在闭合状态的功率，按计算分别为114VA、152VA和1140VA；在DC220V，Ie分别为0.15A、0.15A和0.2A，则直流电磁铁的功率分别为33W、33W和66W。

显然是不符合GB14048.5标准的规定。

另两个万能式断路器则通过规定，交流电磁铁功率为300VA，直流电磁铁功率为60W，这是沿用老标准AC-11和DC-11的，但是AC-11和DC-11早在1993年就命令取消，再去套用是没道理的。

以上3点质疑未必完全正确，希望得到专家的指正。

主题：低压成套开关设备的绝缘配合问题
低压成套开关设备的绝缘配合问题
摘要：1987年，国际电工委员会(IEC)第17D分技术委员会起草了名为《对IEC439的补充1关于绝缘配合的要求》的技术文件，正式将绝缘配合问题引入到了低压成套开关设备和控制设备中。

就目前我国的实际情况而言，在高、低压电器产品中，设备的绝缘配合仍是一个较大的问题，又由于在低压成套开关设备和控制设备中正式引用绝缘配合这个概念，只是近两年的事情。

所以，正确处理、解决好产品中绝缘配合问题，是一个比较重要的问题。

关键词：低压开关设备绝缘配合绝缘材料
一.低压成套开关设备绝缘配合问题的提出
绝缘配合问题是一个关系到电气设备产品安全性的重要问题，历来受到来自各方面的重视。

绝缘配合最早应用在高压电器产品中。

1987年，国际电工委员会(IEC)第17D分技术委员会起草了名为《对IE C439的补充1关于绝缘配合的要求》的技术文件，正式将绝缘配合问题引入到了低压成套开关设备和控制设备中。

就目前我国的实际情况而言，在高、低压电器产品中，设备的绝缘配合仍是一个较大的问题，有统计数字显示，我国的电器产品中，由于绝缘系统而引发的事故占50％－60％，又由于在低压成套开关设备和控制设备中正式引用绝缘配合这个概念，只是近两年的事情。

所以，正确处理、解决好产品中绝缘配合问题，是一个比较重要的问题。

二.绝缘配合的基本原理
绝缘配合意指根据设备的使用条件及周围环境来选择设备的电气绝缘特性，只有在设备的设计基于其期望寿命中所承受的作用强度时，才能实现绝缘配合。

绝缘配合的问题不仅来自设备外部而且还来自设备本身，是一个涉及各方面因素，须加以综合考虑的问题，其要点分为三部分：一是设备的使用条件；二是设备的使用环境，三是绝缘材料的选用。

(一)设备的使用条件
设备的使用条件主要指设备使用的电压、电场、频率。

1.绝缘配合与电压的关系。

在考虑绝缘配合与电压的关系中，要考虑在系统中可能出现的电压、设备产
生的电压，要求的持续电压运行等级，以及人身安全、事故的危险性。

1电压与过电压的分类，波形。

a)持续工频电压，有着恒定r、m、s的电压
b)暂时过电压，较长持续时间的工频过电压
c)瞬态过电压，几毫秒或更短的持续时间的过电压，通常是高阻尼的振荡或非振荡的。

——缓波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值的时间为20μs<Tp<5000μs 之间，波尾持续时间T2≤20ms。

——快波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值时间为0.1μs<T1<20μs，波尾持续时间T2≤300μs。

——陡波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值的时间为Tf≤0.1μs，总持续时间<3ms，并带有叠加振荡，振荡频率地30kHz<f<100MHz之间。

d)联合(暂时、缓前波、快波前、陡波前)过电压。

根据上述的过电压类型，可描述出标准的电压波形。

2长期的交流或直流电压与绝缘配合的关系，要考虑额定电压、额定绝缘电压、实际工作电压。

在系统正常、长期运行过程中，主要要考虑额定的绝缘电压和实际工作电压，而这一点除了要满足标准的要求外，更要注意考虑我国电网的实际情况。

在目前我国电网质量尚不高的情况下，设计产品时，对绝缘配合而言，实际可能出现的工作电压更重要。

3瞬态过电压与绝缘配合的关系，这与电气系统内被控过电压的条件有关。

在系统和设备中，存在多种形式的过电压，要全面考虑各种过电压的影响，在低压电力系统中，过电压可能会受到各种多变因素的影
响，所以，系统中的过电压的是通过统计的方法来评定，反映了一种发生概率的概念，并可通过概率统计的方法来决定是否需要保护控制。

2.设备的过电压类别
根据设备的使用条件，要求的长期持续电压运行等级，将直接由低压电网供电设备的过电压类别分为Ⅳ级。

过电压类别Ⅳ级的设备是使用在配电装置电源端的设备，如电表和前级电流保护设备。

过电压类别Ⅲ级的设备是安装在配电装置中的任务，以及设备的使用安全性和适用性必须符合特殊要求者，如配电装置中的开关电器。

过电压类别Ⅱ级的设备是由配电装置供电的耗能设备，如家用和类似用途的负载。

过电压类别Ⅰ级的设备是连接在将瞬态过电压限制在相当低水平的设备，如具有过压保护的电子电路上。

对于不直接由低压电网供电的设备，必须考虑到系统设备可能出现的最高电压及各种情况的严重组合。

当设备要工作在较高一级别过电压类别的场合，而设备本身的允许过电压类别不够时，就需要采取措施，降低该处的过电压，可采用以下方法。

a)过电压保护器件
b)具有隔离绕组的变压器
c)具有分散转移浪通过电压能量的多分支电路配电系统
d)能吸收浪涌过电压能量的电容
e)能吸收浪涌过电压能量的阻尼器件
3.电场与频率
电场情况分为均匀电场与非均匀电场，在低压成套开关设备中，一般认为是处在非均匀电场情况下，关于频率问题，目前尚在考虑中，一般认为低频对绝缘配合影响不大，但高频还是有影响的，尤其是对绝缘材料。

(二)绝缘配合与环境条件的关系
设备所处的宏观环境影响着绝缘配合，从目前实际应用与标准的要求来看，气压的变化只考虑到海拔高度引起的气压的变化，日常的气压变化已经忽略，温度与湿度的因素也已忽略，但如果有更精确的要求时，这些因素也还是应予以考虑。

从微观环境上讲，宏观环境决定了微观环境，但微观环境有可能会好于或坏于宏观环境设备，外壳不同的防护等级、加热、通风、灰尘都有可能影响微观环境，微观环境在相关标准有明确规定，见表1，这就为产品的设计提供了依据。

(三)绝缘配合与绝缘材料
绝缘材料的问题相当复杂，它不同于气体，是一种一旦遭到破坏便不可恢复的绝缘介质，即使偶然发生的过电压事件也有可能造成永久损坏，绝缘材料在长期的使用中，会遇到各种各样情况，如放电事故等，而绝缘材料本身由于长期积累的各种因素，如热应力、温度，机械冲击等应力，又会加速它的老化过程。

对于绝缘材料来讲，由于品种的多样性，其衡量绝缘材料的特性指标虽多，但不统一。

这就为绝缘材料的选择和使用带来一定难度，这也就是目前从国际上对绝缘材料的其它特性，如热应力、机械特性、局部放电等指标暂不予以考虑的原因。

上述应力对绝缘材料的影响在IEC的出版物中已开始有了一些论述，对实际应用能起一些定性的指导作用，但就定量的指导，目前还做不到。

目前，低压电器产品中作为定量指导绝缘材料的指标用的较多的有相比漏电起痕指数CTI值，分为三组四类，耐漏电起痕指数PTI值。

漏电起痕指数以通过含水污染的液滴落至绝缘材料表面而形成漏电痕迹，给出定量的比较。

这一定量指标已实际应用到产品的设计中。