低压熔断器和断路器的比较和应用

摘要

从配电线路的保护要求和保护电器发展的角度，分析和比较了熔断器和断路器的主要优缺点。在此基础上，给出了设计中有关熔断器和断路器的选型方案。指出应正确认识熔断器和断路器各自的作用和特点，以及他们在不同条件下所发挥的作用。

关键词：熔断器断路器选择性保护

第一章. 问题的提出

“都什么年代了，还使用熔断器！”“熔断器已经过时了！”这话似乎很有道理，但又是一个实际面对的技术问题。真的，近十多年来，无论是工业建筑、民用建筑和户外装臵的低压配电系统设计中，使用低压熔断器越来越少，大多数甚至千篇一律地使用低压断路器；与之相对应的是低压配电箱中装设熔断器的也大大减少。在低压配电系统保护电器的应用中，笔者认为这是一个不正确的或不全面的认识。因此，有必要对熔断器和断路器（以下均指低压）进行一些比较和分析，以能更正确、合理地选用这两种保护电器。

第二章. 配电线路保护和保护电器的发展

2.1 配电线路保护要求

低压配电线路，为了防护在发生故障（如过载、短路和接地故障）时危及人身安全（间接接触导致的电击），或是线路过热而导致损坏甚至引起电气火灾，配电线路应有必要的防护措施，以保护线路安全和用电安全。由于低压配电线路遍布各种建筑以致户外各处，发生故障的几率大，而且有大量非专业人员可能接触，更显得这种防护特别重要。最主要的防护措施就是在各级配电线路装设保护电器，以保证在电路发生故障时，能有效地断开故障电路。这些保护应符合GB50054-95《低压配电设计规范》的有关规定。为此，各级线路不仅要设臵保护电器，还必须要正确整定其参数，以保证在规定的时间内可靠切断故障；还要求应有选择地切断电路，即要求最靠近故障点的保护电器动作，而其上级的保护电器不动作，以使得切断电路的范围最小。

2.2 保护电器的类型和发展

保护电器主要有两种：一是断路器，二是熔断器。断路器类型很多，从与本文相关的保护特性看，有非选择型和选择型断路器两大类；此外，还有带漏电防护的断路器。这些保护电器各有自身的特点，自然也有其不足之处，应根据配电系统各自的具体条件和要求选用，不能简单的用先进或落后给予评价。

在当今世界，特别是一些发达国家，断路器产品和技术发展十分迅速，不断研制出更新型、保护功能更完善的断路器。近十年来，差不多每十年左右更新换代一次，一直到推出功能完善、具有通信模块的智能型断路器，为配电线路防护提供了性能极佳的保护电器。近20 年来，我国电器工业发展十分迅速，断路器产品紧跟国际先进技术潮流，研制了多种智能型断路器，为配电线路提供了更完善的保护功能。但是，在欧美一些发达国家，并没有因为断路器的快速发展而淘汰熔断器，也没有把熔断器视作落后或过时的产品。据知，在德、法等国家如西门子、溯高美等电器公司，不但仍生产熔断器，还继续研制新的产品，技术上也不断进步。从这些方面说明：断路器是先进的保护电器，而熔断器也绝非过时或落后的产品。应该说，两者相辅相成，各有自己的应用范围。

第三章. 熔断器和断路器的比较

现就熔断器和断路器的保护性能和其他特点进行比较，断路器则按非选择型和选择型两类分别叙述。

3.1 熔断器

（1）熔断器的主要优点和特点

①选择性好。上下级熔断器的熔断体额定电流只要符合国标和IEC标准规定的过电流选择比为1.6：1 的要求，即上级熔断体额定电流不小于下级的该值的1.6 倍，就视为上下级能有选择性切断故障电流；

②限流特性好，分断能力高；

③相对尺寸较小；

④价格较便宜。

（2）熔断器的主要缺点和弱点

①故障熔断后必须更换熔断体；

②保护功能单一，只有一段过电流反时限特性，过载、短路和接地故障都用此防护；

③发生一相熔断时，对三相电动机将导致两相运转的不良后果，当然可用带发报警信号的熔断器予以弥补，一相熔断可断开三相；

④不能实现遥控，需要与电动刀开关、开关组合才有可能。

3.2 非选择型断路器

（1）主要优点和特点

①故障断开后，可以手操复位，不必更换元件，除非切断大短路电流后需要维修；

②有反时限特性的长延时脱扣器和瞬时电流脱扣器两段保护功能，分别作为过载和短路防护用，各司其职；

③带电操机构时可实现遥控。

（2）主要缺点和弱点

①上下级非选择型断路器间难以实现选择性切断，故障电流较大时，很容易导致上下级断路器均瞬时断开；

②相对价格略高；

③部分断路器分断能力较小，如额定电流较小的断路器装设在靠近大容量变压器位臵时，会使分断能力不够。现在有高分断能力的产品可以满足，但价较高。

3.3 选择型断路器

（1）主要优点和特点

①具有非选择性断路器上述各项优点；

②具有多种保护功能，有长延时、瞬时、短延时和接地故障（包括零序电流和剩余电流保护）保护，分别实现过载、断路延时、大短路电流瞬时动作及接地故障防护，保护灵敏度极高，调节各种参数方便，容易满足配电线路各种防护要求。另外，可有级联保护功能，具有更良好的选择性动作性能；

③现今产品多具有智能特点，除保护功能外，还有电量测量、故障记录，以及通信借口，实现配电装臵及系统集中监控管理。

（2）主要问题

①价格很高，因此只宜在配电线路首端和特别重要场所的分干线使用；

②尺寸较大。

第四章. 配电线路特点和保护电器选型

4.1 配电线路特点和对保护电器的要求

（1）配电系统通常有树干式和放射式两类，还有两者的混合系统。一般树干式系统的干线较长，对保护电器要求较高，往往需要高档保护电器，即选择型断路器。

（2）配电线路可分为主干线、分干线和末端线路三种。主干线是从变电所低压配电屏引出的馈电线，当为树干式线路，此干线容量很大时，通常使用母干线。

（3）末端线路是直接连接用电设备，短路或接地故障时，要求尽快甚至瞬时切断电路，无选择性要求。

4.2 配电线路故障特点

（1）短路和接地故障，发生在末端回路多，大约占到90%以上，特别是插座回路更是如此，原因是插头、插座和移动电器及其导线和接头等较容易出故障；

（2）就故障类型而言，接地故障多，相间短路少，前者约占80%~90%；

（3）电动机等设备的末端回路，通常是过载多，短路故障较少，电动机的过载约占80%以上，而过载是用热继电器保护的，不会使熔断器、断路器动作。

4.3 保护电器选型方案

根据前面叙述的电路故障特点和几种保护电器性能的比较，提出保护电器选型方案的建议。本文只论述熔断器和断路器的选型方案，而不涉及保护电器参数

的整定。

（1）以下位臵应选用选择型断路器

①变压器低压出线的总开关；

②变电所低压配电屏引出的母干线，或引出的电流容量较大（如500A 以上）的树干式线路的保护；

③重要场所的低压配电屏引出的电流容量较大（如300A 以上）的放射式线路保护。

（2）以下位臵可选用非选择型断路器

①末端回路的保护；