关于断路器在低压配电系统中的选用解析_王功勇
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为了达到选择型断路器 （ 三段保护） 与非选 择型断路器 （ 两段保护） 的级间配合要求使上下 级间具有良好的选择性，应满足上级断路器的短延 时整定值大于下级瞬时整定值的 1. 2 倍，短延时的 时间没有特别要求。上级瞬时电流整定应在满足动 作灵敏性前提下，尽量整定大些，以免在发生故障 时上下级均瞬时动作破坏选择性。
2012 Vol. 44 No. 3
林业科技情报
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触头 1 由锁键 2 保持在闭合状态，锁键 2 是由搭钩 支持着，搭钩 3 可以绕轴 4 转动。如果搭钩 3 被杠 杆 5 顶开，那么触头 1 就被弹簧 6 拉开，切断电 路。搭钩 3 被杠杆 5 顶开这一动作，是通过脱扣器 作用来完成的。
1—触头； 2—锁键； 3—搭钩 （ 代表自由脱扣机构） ； 4—转 轴； 5—杠杆； 6、11—弹簧； 7—短路脱扣器； 8—欠电压脱扣器； 9、10—衔铁； 12—过载脱扣器 （ 热脱扣器的双金属片） ； 13—加 热电阻丝； 14—分励脱 扣 器 （ 远 距 离 断 开） ； 15—按 钮； 16—合 闸电磁铁 （ 万能型可装，塑壳型无） ； 17—电流互感器 （ 万能型 可装，塑壳型无）
范 ［S］． ［3］ GB 14048． 2 － 2008 / IEC 60947 － 2： 2006，低
压开关设备和控制设备 第 2 部分： 断 路 器 ［S］． ［4］ 工业与民用配电设计手册 ［M］． 第三版． 北 京： 中国电力出版社，2005： 624 － 652． ［5］ 杨 兴 瑶． 低 压 电 器、 控 制 线 路 和 网 络 通 信 ［M］． 北 京： 中 国 电 力 出 版 社，2006： 53 － 87． ［6］ 闫和 平． 常 用 低 压 电 器 应 用 手 册 ［M］． 北 京： 机械工业出版社，2005： 112 － 173． ［7］ 陈德桂． 低压断路器的开关电弧与限流技术 ［M］． 北京： 机械工业出版社，2007． ［8］ 常 熟 开 关 制 造 有 限 公 司 产 品 选 型 手 册 ［Z］，2011．
为使低压断路器可靠切断接地故障电路，必须满 足被保护线路末端接地故障电流大于瞬时或定时限整
定电流的 1. 3 倍过电流脱扣器动作的灵敏性的要求。 5 结论
通过掌握低压断路器的分类、基本结构和工作 原理、特性及低压配电设计规范对断路器的要求， 就能正 确 选 用 断 路 器 使 低 压 配 电 系 统 安 全 可 靠 运行。 参考文献 ［1］ GB 50054—2011，低压配电设计规范 ［S］． ［2］ GB 50055—2011，通用用电设备配电设计规
按分断介质分空气中分断、真空中分断、气体 中分断，真空式应用极少，实际应用的主要是空 气式。
按设计形式分万能式、塑壳外壳式 （ 又称模 压外壳式、塑壳式） ，63A 及以下的塑料外壳式断 路器，一般称为小型断路器，又称微型断路器，执 行的 标 准 为 GB10963 《家 用 及 类 似 场 所 用 断 路 器》。
一般按保护的是配电线路还是电动机负载来选 择。对于配电线路，按反时限过电流脱扣器的电流 （ 通常指断路器的额定电流） 大于安装处的计算负 载电流小于保护导体允许持续载流量，且为保证断 路器在线路过载时可靠动作要求断路器的约定时间 内的约定动作电流 （ 见产品样本，一般为额定电 流的 1. 3 倍） 不大于导体允许持续载流量的 1. 45 倍选择，反时限脱扣器整定电流 （ Ir1） 与导体允 许持续载流量 （ Iz） 的比值不应大于 1。定时限过 电流脱扣器主要用于保证保护电器动作的选择性， 其整定时间要比下级大一个量级，与下级时间差不 小于 0. 1 ～ 0. 2s，其整定时间根据需要确定，整定 电流 （ Ir2） 应躲过短时 间 出 现 的 负 荷 尖 峰 电 流。 按短路电流不小于低压断路器瞬时或定时限过电流
按操作机构的控制方法分有关人力操作、无关 人力操 作、 有 关 动 力 操 作、 无 关 动 力 操 作、 储 能 操作。
按是否适合隔离分适合隔离、不适合隔离。 按是 否 需 要 维 修 分 需 要 维 修、不 需 要 维 修 （ 微型断路器） 。 按安装方式分固定式、插入式、抽屉式。 2 基本结构和工作原理 低压断路器主要由触头系统、灭弧装置、操作 机构、和各种脱扣器等部分组成，除上述四类装置 外，还有辅助开关、报警开关、框架及智能控制器 （ 万能式） 和塑料底座及外壳 （ 塑壳式） 。 触头系统是断路器的执行元件。常用的触头型 式有对接式、桥式和插入式三种。 灭弧装置用于熄灭触头间在断开电路时产生的 电弧。 操作机构是实现断路器的闭合与断开动作的执 行机构。 常用的 脱 扣 器 有 过 电 流 脱 扣 器、 欠 电 压 脱 扣 器、分励脱扣器等以及和智能控制器配套的电子脱 扣器 （ 又称半导体脱扣器、智能脱扣器） 。过电流 脱扣器又分为反时限 （ 长延时即过载脱扣器） 、定 时限 （ 短延时） 、瞬时过电流脱扣器。在瞬时过电 流脱扣器中增设阻尼机构 （ 如钟表机构、油阻尼 机构等） 就成为定时限过电流脱扣器，可实现选 择性断开，短延时一般为 0. 1 ～ 1s。 断路器的工作原理如图，当操作手柄合闸后，
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关于断路器在低压配电系统中的选用解析
王功勇
牛丽英
（ 七台河市吉伟煤焦有限公司） （ 黑龙江省林业设计研究院）
［摘 要］ 低压断路器是一种具有多种保护功能的低压电器，如果选用不当，可能会导致日后使用中发生误动作或不动作， 从而失去保护作用，甚至产生安全隐患。因此，在设计时断路器如何选用的安全、经济、合理尤为重要。 ［关键词］ 断路器； 低压配电系统； 壳架等级； 额定电流 In（ A） ； 选用
每种规格型号的断路器的额定短路分断能力不 同。为了保证当线路短路时断路器不被烧毁必须满 足断路器的额定极限短路分断能力 Icu （ 或额定运 行短路分断能力 Ics） 大于安装处的预期短路电流。 如断路器安装在进线或干线处，为了保证发生短路 时还能继续承载一段时间的额定电流来保证系统用 电的可靠性应按额定运行短路分断能力 Ics 大于安 装处的预期短路电流来选择，同时验证额定短时耐 受电流 （ Icw） 是否满足热稳定要求； 如断路器安 装在支干线处，只要满足额定极限短路分断能力 Icu 大于安装处的预期短路电流已能满足系统安全 运行要求，没必要为了追求系统的可靠性要求选择 的断路器的额定运行短路分断能力大于安装处的线 路预期短路电流而一刀切，造成浪费 （ 断路器厂 家要做到 Ics 很大并接近 Icu，其价格很高） 。 4. 3 按安装处的计算电流来选择断路器脱扣器的 动作电流并进行整定
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脱扣器整定电流的 1. 3 倍选择整定瞬时或定时限过 电流脱扣器电流，为满足被保护线路上下级间选择 性要求，选择型低压断路器瞬时脱扣器电流整定值 （ Ir3） 应大于下一级保护电器所保护线路的故障电 流。非选择型低压断路器瞬时脱扣器电流整定值， 尽可能整定得小一些。对于电动机负载，应采用电 动机保护用断路器，其瞬时过电流脱扣器的动作电 流与长延时脱扣器动作电流之比 （ 以下简称瞬时 电流倍数） 宜为 14 倍左右或 10 ～ 20 倍可调，长延 时脱扣器的整定电流应接近但不小于电动机的额定 电流，且在 7. 2 倍整定电流下的动作时间应大于电 动机的起动时间，瞬时过电流脱扣器的动作电流应 躲过起动电流峰值或至少高于第一半波有效值。如 开关控制的负荷有增容的可能则壳架等级额定电流 Inm 选得大些并可选择脱扣器的额定电流是可调的 断路器。
Analysis Of Breaker Selection In Low － voltage Distribution System
Wang Gongyong （ Jiwei Coke Co． ，Ltd，Qitaihe City）
Niu Liying （ Forest Design And Research Institute Of Heilongjiang Province） Abstract： Low － voltage breaker is a low － voltage apparatus with many protection functions． Its safety，economy and reasonable selection is important for improper selection can lead malfunction and failure in usage and safety loophole． Key words： breaker； low － voltage distribution system； shell grade； rated current； selection
反时限过电流脱扣器的时间—电流特性应以制
造商提供曲线形式为准。 4 选用
首先应计算低压断路器安装处的计算电流和最 大三相短路电流有效值以及线路末端接地故障电 流，然后按照以下顺序进行选择： 4. 1 确定选择万能式还是塑壳外壳式断路器
配电系统总进线或干线保护开关因短路故障停 电影响范围大，可靠性要求比较高，有的干线开关 又有选择性、联锁、远控、摇控等智能控制要求， 此处应选择带有长延时、短延时、瞬时三段保护功 能的万能式断路器。对于计算电流不超过 630A 又 无选择性要求的干线保护开关选择仅有过载长延时 和短路瞬时二段保护的塑壳式断路器即可。 4. 2 按安装处最大三相短路电流有效值选择
断路器是用来保护交直流低压电气设备不受过 载、短路电流以及欠电压等不正常情况下的损害， 如何正确选用已成为工程技术人员在低压配电系统 设计时必须掌握的技术之一，通过掌握低压断路器 的分类、基本结构和工作原理、特性及低压配电设 计规范对断路器的选用要求，安全、经济、合理地 选用低压断路器。 1 分类
按使用类别分为 A 类 （ 没有选择性） 、B 类 （ 有选择性） ，目前，大量的塑壳断路器、小型断 路器和一部分小电流规格的万能断路器属于 A 类， 而绝大多数万能断路器和大规模塑壳断路器属于 B 类。
来稿日期： 2012 － 03 － 20
（ 上接第 59 页） （ 2） 沉降验算，见表 6。
表6
沉降验算
工况名称
沉降量 （ mm） 允许沉降量 （ mm）
结论
正常运行荷载工况
5. 325
300
wk.baidu.com
极端荷载工况
5. 627
300
多遇地震工况
5. 292
300
满足 满足 满足
（ 3） 稳定性复核，见表 7。
3 特性 包括断路器的型式 （ 极数、电流种类） 、主电
路的额定值和极限值 （ 包括短路特性） 、控制电 路、辅助电路、脱扣器型式 （ 分励脱扣器、过电 流脱扣器、欠电压脱扣器等） 、操作过电压等。其 主要特性有断路器壳架等级额定电流 Inm （ 指用基 本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外壳中， 能安装的最大脱扣器额定电流。） 、断路器额定电 流 In （ 一般指脱扣器能长期通过的电流 In≤Inm） 、 额定极限短路分断能力 Icu （ 制造商按相应的额定 工作电压规定断路器在规定的条件下应能分断的运 行短路分断能力值） ； 额定运行短路分断能力 Ics （ 制造商按相应的额定工作电压规定断路器在规定 的条件下应能分断的运行短路分断能力值，相当于 额定极限短路分断能力规定的百分数中的一档并化 整到最接近的整数。按规定的试验顺序后，断路器 应有继续承载其额定电流的能力） 、额定短时耐受 电流 （ Icw） （ 制造商在规定的试验条件下对断路 器确定的短时耐受电流值。对于交流，此电流为预 期短路电流交流分量的有效值，B 类断路器的特性 参数，短时时间一般为 0. 05s、0. 1s、0. 25s、0. 5s 或 1s。） 、过电流脱扣器 （ 包括瞬时过电流脱扣器、 定时限过电流脱扣器、反时限过电流脱扣器） 。
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触头 1 由锁键 2 保持在闭合状态，锁键 2 是由搭钩 支持着，搭钩 3 可以绕轴 4 转动。如果搭钩 3 被杠 杆 5 顶开，那么触头 1 就被弹簧 6 拉开，切断电 路。搭钩 3 被杠杆 5 顶开这一动作，是通过脱扣器 作用来完成的。
1—触头； 2—锁键； 3—搭钩 （ 代表自由脱扣机构） ； 4—转 轴； 5—杠杆； 6、11—弹簧； 7—短路脱扣器； 8—欠电压脱扣器； 9、10—衔铁； 12—过载脱扣器 （ 热脱扣器的双金属片） ； 13—加 热电阻丝； 14—分励脱 扣 器 （ 远 距 离 断 开） ； 15—按 钮； 16—合 闸电磁铁 （ 万能型可装，塑壳型无） ； 17—电流互感器 （ 万能型 可装，塑壳型无）
范 ［S］． ［3］ GB 14048． 2 － 2008 / IEC 60947 － 2： 2006，低
压开关设备和控制设备 第 2 部分： 断 路 器 ［S］． ［4］ 工业与民用配电设计手册 ［M］． 第三版． 北 京： 中国电力出版社，2005： 624 － 652． ［5］ 杨 兴 瑶． 低 压 电 器、 控 制 线 路 和 网 络 通 信 ［M］． 北 京： 中 国 电 力 出 版 社，2006： 53 － 87． ［6］ 闫和 平． 常 用 低 压 电 器 应 用 手 册 ［M］． 北 京： 机械工业出版社，2005： 112 － 173． ［7］ 陈德桂． 低压断路器的开关电弧与限流技术 ［M］． 北京： 机械工业出版社，2007． ［8］ 常 熟 开 关 制 造 有 限 公 司 产 品 选 型 手 册 ［Z］，2011．
为使低压断路器可靠切断接地故障电路，必须满 足被保护线路末端接地故障电流大于瞬时或定时限整
定电流的 1. 3 倍过电流脱扣器动作的灵敏性的要求。 5 结论
通过掌握低压断路器的分类、基本结构和工作 原理、特性及低压配电设计规范对断路器的要求， 就能正 确 选 用 断 路 器 使 低 压 配 电 系 统 安 全 可 靠 运行。 参考文献 ［1］ GB 50054—2011，低压配电设计规范 ［S］． ［2］ GB 50055—2011，通用用电设备配电设计规
按分断介质分空气中分断、真空中分断、气体 中分断，真空式应用极少，实际应用的主要是空 气式。
按设计形式分万能式、塑壳外壳式 （ 又称模 压外壳式、塑壳式） ，63A 及以下的塑料外壳式断 路器，一般称为小型断路器，又称微型断路器，执 行的 标 准 为 GB10963 《家 用 及 类 似 场 所 用 断 路 器》。
一般按保护的是配电线路还是电动机负载来选 择。对于配电线路，按反时限过电流脱扣器的电流 （ 通常指断路器的额定电流） 大于安装处的计算负 载电流小于保护导体允许持续载流量，且为保证断 路器在线路过载时可靠动作要求断路器的约定时间 内的约定动作电流 （ 见产品样本，一般为额定电 流的 1. 3 倍） 不大于导体允许持续载流量的 1. 45 倍选择，反时限脱扣器整定电流 （ Ir1） 与导体允 许持续载流量 （ Iz） 的比值不应大于 1。定时限过 电流脱扣器主要用于保证保护电器动作的选择性， 其整定时间要比下级大一个量级，与下级时间差不 小于 0. 1 ～ 0. 2s，其整定时间根据需要确定，整定 电流 （ Ir2） 应躲过短时 间 出 现 的 负 荷 尖 峰 电 流。 按短路电流不小于低压断路器瞬时或定时限过电流
按操作机构的控制方法分有关人力操作、无关 人力操 作、 有 关 动 力 操 作、 无 关 动 力 操 作、 储 能 操作。
按是否适合隔离分适合隔离、不适合隔离。 按是 否 需 要 维 修 分 需 要 维 修、不 需 要 维 修 （ 微型断路器） 。 按安装方式分固定式、插入式、抽屉式。 2 基本结构和工作原理 低压断路器主要由触头系统、灭弧装置、操作 机构、和各种脱扣器等部分组成，除上述四类装置 外，还有辅助开关、报警开关、框架及智能控制器 （ 万能式） 和塑料底座及外壳 （ 塑壳式） 。 触头系统是断路器的执行元件。常用的触头型 式有对接式、桥式和插入式三种。 灭弧装置用于熄灭触头间在断开电路时产生的 电弧。 操作机构是实现断路器的闭合与断开动作的执 行机构。 常用的 脱 扣 器 有 过 电 流 脱 扣 器、 欠 电 压 脱 扣 器、分励脱扣器等以及和智能控制器配套的电子脱 扣器 （ 又称半导体脱扣器、智能脱扣器） 。过电流 脱扣器又分为反时限 （ 长延时即过载脱扣器） 、定 时限 （ 短延时） 、瞬时过电流脱扣器。在瞬时过电 流脱扣器中增设阻尼机构 （ 如钟表机构、油阻尼 机构等） 就成为定时限过电流脱扣器，可实现选 择性断开，短延时一般为 0. 1 ～ 1s。 断路器的工作原理如图，当操作手柄合闸后，
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2012 Vol. 44 No. 3
关于断路器在低压配电系统中的选用解析
王功勇
牛丽英
（ 七台河市吉伟煤焦有限公司） （ 黑龙江省林业设计研究院）
［摘 要］ 低压断路器是一种具有多种保护功能的低压电器，如果选用不当，可能会导致日后使用中发生误动作或不动作， 从而失去保护作用，甚至产生安全隐患。因此，在设计时断路器如何选用的安全、经济、合理尤为重要。 ［关键词］ 断路器； 低压配电系统； 壳架等级； 额定电流 In（ A） ； 选用
每种规格型号的断路器的额定短路分断能力不 同。为了保证当线路短路时断路器不被烧毁必须满 足断路器的额定极限短路分断能力 Icu （ 或额定运 行短路分断能力 Ics） 大于安装处的预期短路电流。 如断路器安装在进线或干线处，为了保证发生短路 时还能继续承载一段时间的额定电流来保证系统用 电的可靠性应按额定运行短路分断能力 Ics 大于安 装处的预期短路电流来选择，同时验证额定短时耐 受电流 （ Icw） 是否满足热稳定要求； 如断路器安 装在支干线处，只要满足额定极限短路分断能力 Icu 大于安装处的预期短路电流已能满足系统安全 运行要求，没必要为了追求系统的可靠性要求选择 的断路器的额定运行短路分断能力大于安装处的线 路预期短路电流而一刀切，造成浪费 （ 断路器厂 家要做到 Ics 很大并接近 Icu，其价格很高） 。 4. 3 按安装处的计算电流来选择断路器脱扣器的 动作电流并进行整定
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脱扣器整定电流的 1. 3 倍选择整定瞬时或定时限过 电流脱扣器电流，为满足被保护线路上下级间选择 性要求，选择型低压断路器瞬时脱扣器电流整定值 （ Ir3） 应大于下一级保护电器所保护线路的故障电 流。非选择型低压断路器瞬时脱扣器电流整定值， 尽可能整定得小一些。对于电动机负载，应采用电 动机保护用断路器，其瞬时过电流脱扣器的动作电 流与长延时脱扣器动作电流之比 （ 以下简称瞬时 电流倍数） 宜为 14 倍左右或 10 ～ 20 倍可调，长延 时脱扣器的整定电流应接近但不小于电动机的额定 电流，且在 7. 2 倍整定电流下的动作时间应大于电 动机的起动时间，瞬时过电流脱扣器的动作电流应 躲过起动电流峰值或至少高于第一半波有效值。如 开关控制的负荷有增容的可能则壳架等级额定电流 Inm 选得大些并可选择脱扣器的额定电流是可调的 断路器。
Analysis Of Breaker Selection In Low － voltage Distribution System
Wang Gongyong （ Jiwei Coke Co． ，Ltd，Qitaihe City）
Niu Liying （ Forest Design And Research Institute Of Heilongjiang Province） Abstract： Low － voltage breaker is a low － voltage apparatus with many protection functions． Its safety，economy and reasonable selection is important for improper selection can lead malfunction and failure in usage and safety loophole． Key words： breaker； low － voltage distribution system； shell grade； rated current； selection
反时限过电流脱扣器的时间—电流特性应以制
造商提供曲线形式为准。 4 选用
首先应计算低压断路器安装处的计算电流和最 大三相短路电流有效值以及线路末端接地故障电 流，然后按照以下顺序进行选择： 4. 1 确定选择万能式还是塑壳外壳式断路器
配电系统总进线或干线保护开关因短路故障停 电影响范围大，可靠性要求比较高，有的干线开关 又有选择性、联锁、远控、摇控等智能控制要求， 此处应选择带有长延时、短延时、瞬时三段保护功 能的万能式断路器。对于计算电流不超过 630A 又 无选择性要求的干线保护开关选择仅有过载长延时 和短路瞬时二段保护的塑壳式断路器即可。 4. 2 按安装处最大三相短路电流有效值选择
断路器是用来保护交直流低压电气设备不受过 载、短路电流以及欠电压等不正常情况下的损害， 如何正确选用已成为工程技术人员在低压配电系统 设计时必须掌握的技术之一，通过掌握低压断路器 的分类、基本结构和工作原理、特性及低压配电设 计规范对断路器的选用要求，安全、经济、合理地 选用低压断路器。 1 分类
按使用类别分为 A 类 （ 没有选择性） 、B 类 （ 有选择性） ，目前，大量的塑壳断路器、小型断 路器和一部分小电流规格的万能断路器属于 A 类， 而绝大多数万能断路器和大规模塑壳断路器属于 B 类。
来稿日期： 2012 － 03 － 20
（ 上接第 59 页） （ 2） 沉降验算，见表 6。
表6
沉降验算
工况名称
沉降量 （ mm） 允许沉降量 （ mm）
结论
正常运行荷载工况
5. 325
300
wk.baidu.com
极端荷载工况
5. 627
300
多遇地震工况
5. 292
300
满足 满足 满足
（ 3） 稳定性复核，见表 7。
3 特性 包括断路器的型式 （ 极数、电流种类） 、主电
路的额定值和极限值 （ 包括短路特性） 、控制电 路、辅助电路、脱扣器型式 （ 分励脱扣器、过电 流脱扣器、欠电压脱扣器等） 、操作过电压等。其 主要特性有断路器壳架等级额定电流 Inm （ 指用基 本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外壳中， 能安装的最大脱扣器额定电流。） 、断路器额定电 流 In （ 一般指脱扣器能长期通过的电流 In≤Inm） 、 额定极限短路分断能力 Icu （ 制造商按相应的额定 工作电压规定断路器在规定的条件下应能分断的运 行短路分断能力值） ； 额定运行短路分断能力 Ics （ 制造商按相应的额定工作电压规定断路器在规定 的条件下应能分断的运行短路分断能力值，相当于 额定极限短路分断能力规定的百分数中的一档并化 整到最接近的整数。按规定的试验顺序后，断路器 应有继续承载其额定电流的能力） 、额定短时耐受 电流 （ Icw） （ 制造商在规定的试验条件下对断路 器确定的短时耐受电流值。对于交流，此电流为预 期短路电流交流分量的有效值，B 类断路器的特性 参数，短时时间一般为 0. 05s、0. 1s、0. 25s、0. 5s 或 1s。） 、过电流脱扣器 （ 包括瞬时过电流脱扣器、 定时限过电流脱扣器、反时限过电流脱扣器） 。