浅谈断路器的应用与选择

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浅谈断路器的应用与选择
孙宇新张月奎
（哈尔滨排水有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００００）
１按线路预期短路电流的计算来选择断路器的分断能力精确的线路预期短路电流的计算是一项极其繁琐的工作。

因此便有一些误差不很大而工程上可以被接受的简捷计算方法：
１．１ＧＢ５００５４－９５《低压配电设计规范》
的２．１．２条规定：
“当短路点附近所接电动机的额定电流之和超过短路电流的１％时，应计入电动机反馈电流的影响”
，若短路电流为３０ＫＡ，取其１％，应是３００Ａ，电动机的总功率约在１５０ＫＷ，且是同时启动使用时此时计入的反馈电流应是６．５∑Ｉｎ。

１．２变压器的副边额定电流Ｉｔｅ＝Ｓｔｅ／１．７３２Ｕ
式中Ｓｔｅ为变压器的容量（ＫＶＡ），Ｕｅ为副边额定电压（空载电压），在１０／０．４ＫＶ时Ｕｅ＝０．４ＫＶ因此简单计算变压器的副边额定电流应是变压器容量ｘ１．４４～１．５０。

１．３对于１０／０．４ＫＶ电压等级的变压器，可以考虑高压侧的短路容量为无穷大（１０ＫＶ侧的短路容量一般为２００￣４００ＭＶＡ甚至更大，因此按无穷大来考虑，其误差不足１０％）。

１．４变压器的阻抗电压ＵＫ表示变压器副边短接（路），当副边达到其额定电流时，原边电压为其额定电压的百分值。

因此当原边电压为额定电压时，副边电流就是它的预期短路电流。

１．５按１．４对Ｕｋ的定义，副边的短路电流（三相短路）为Ｉ（３）对Ｕｋ的定义，副边的短路电流（三相短路）为Ｉ（３）＝Ｉｔｅ／Ｕｋ，此值为交流有效值。

２断路器的极限短路分断能力和运行短路分断能力断路器的额定极限短路分断能力（Ｉｃｕ）：按规定的试验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力；断路器的额定运行短路分断能力（Ｉｃｓ）：按规定的试验程序所规定的条件，包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。

万能式（框架式）断路器，绝大部分（不是所有规格）都具有过载长延时、短路短延时和短路瞬动的三段保护功能，能实现选择性保护，因此
大多数主干线（包括变压器的出线端）都采用它做主（保护）开关，而塑壳式断路器一般不具备短路短延时功能（仅有过载长延时和短路瞬动二段保护），不能作选择性保护，它们只能使用于支路。

主干线切除故障电流后更换断路器要慎重，主干线停电要影响一大片用户，所以发生短路故障时要求两个ＣＯ，而且要求继续承载一段时间的额定电流，而在支路，经过极限短路电流的分断和再次的合、分后，已完成其使命，它不再承载额定电流，可以更换新的（停电的影响较小）。

我国的ＤＷ４５智能型万能式断路器的Ｉｃｓ为６２．５％～６５％Ｉｃｕ，国际上，ＡＢＢ公司的Ｆ系列，施耐德的Ｍ系列也不过是７０％左右，而塑壳式断路器，国内各种新型号，Ｉｃｓ大抵在５０％～７５％Ｉｃｕ之间。

有些断路器应用的设计人员，按其所计算的线路预期短路电流选择断路器时，以断路器的额定运行短路分断能力来衡量，由此判定某种断路器（此断路器的极限短路能力大于线路预期短路电流，而运行短路分断能力则低于计算电流）为不合格。

这是一个误解。

３断路器的电气间隙与爬电距离
确定电器产品的电气间隙，必须依据低压系统的绝缘配合，而绝缘配合则是建立在瞬时过电压被限制在规定的冲击耐受电压，而系统中的电器或设备产生的瞬时过电压也必须低于电源系统规定的冲击电压。

因此：３．１电器的额定冲击耐受电压应≥电源系统的额定冲击耐受电压。

３．２电器产生的瞬态过电压应≤电源系统的额定冲击耐受电压。

３．３电器的额定绝缘电压应≥电源系统的额定电压。

基于以上三原则，电器的额定冲击耐受电压（优先值）Ｕｉｍｐ就与电源系统的额定电压所确定的相对地电压的最大值和电器的安装类别（过电压类别）等有很大的关系：相对地电压值越大，安装类别越高，额定冲击电压就越大。

例如相对地电压为２２０Ｖ，安装类别为Ⅲ时，Ｕｉｍｐ为４．０ＫＶ，要是安装类别为Ⅳ，Ｕｉｍｐ为６．０ＫＶ。

电器产品（例如断路器）的Ｕｉｍｐ为６．０ＫＶ污染等级３级或４级，其最小的电气间隙是５．５ｍｍ。

关于爬电距离，ＧＢ／Ｔ１４０４８．１
《低压开关设备与控制设备总则》规定：电器（产品）的最小爬电距离与额定绝缘电压（或实际工作电压）、电器产品使用场所的污染等级以及产品本身使用的绝缘材料的性质（绝缘组别）有关。

例如：额定绝缘电压为６６０（６９０）Ｖ，污染等级为３，产品使用的绝缘材料组别为Ⅲａ（１７５≤ｃｔｉ〈４００，ＣＴＩ为绝缘材料的漏电起痕指数），最小爬电距离为１０ｍｍ。

上面所提到塑壳式断路器的爬电距离都大大超过规定的数值。

综上所述，如果电器产品的电气间隙和漏电距离，达到绝缘配合要求，就不会因为外来过电压或线路设备本身的操作过电压造成设备的介质电击穿。

ＧＢ７２５１．１－１９９７《低压成套开关设备和控制设备第一部分：型式试验和部分型式试验成套设备》，对绝缘配合的要求与ＧＢ／Ｔ１４０４８．１是完全一样的。

有一些成套电器制造厂提出断路器接线用铜排，其相与相之间的（空
气）距离应大于１２ｍｍ，有的甚至提出断路器的电气间隙应大于２０ｍｍ。

这种要求是不合理的，
它已经超出了绝缘配合的要求。

对于大电流规
格，为了避免在出现短路电流时产生电动斥力，或是大电流时导体发热，为了增加散热空间，因
而适当加宽相间的空间距离也是可以的。

此时无论是达到１２ｍｍ或２０ｍｍ，都可由成套电器制造厂自行解决，或请电器元件厂提供有弯头的接线端子或联结板（片）来实现。

一般断路器出
厂时，都提供电源端相间的隔弧板，以防止电弧喷出时造成相间短路。

零飞弧的断路器为防开断短路电流时有电离分子逸出，也安装这种隔弧板。

如果没有隔弧板，则对裸铜排可包扎绝缘带，其距离应不小于１００ｍｍ。

４四极断路器的应用
关于四极断路器的应用，目前国内还没能对国家标准或规程之类作硬性的使用要求的规定，虽然地区性四极电器（断路器）的设计规范已经出台，但安装与不安装四极电器的争论还在进行中，某些地区的使用近年来出现一窝蜂的趋势，各断路器制造厂也纷纷设计，制造各种型号的四极断路器投放市场。

笔者同意一种意见，
就是用或不用应以是否能确保供电的可靠性、安全性为准，因此大体上是：
４．１ＴＮ－Ｃ系统。

ＴＮ－Ｃ系统中，Ｎ线与保护线ＰＥ合二为一（ＰＥＮ线），考虑安全，任何时
候不允许断开ＰＥＮ线，因此绝对禁用四极断路器。

４．２ＴＴ系统、ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统和ＴＮ－Ｓ系统可使用四极断路器，以便在维修时保障检修者
的安全，但是ＴＮ－Ｃ－Ｓ和ＴＮ－Ｓ系统，断路器的Ｎ极只能接Ｎ线，而不能接ＰＥＮ或ＰＥ线。

４．３进入住宅的单相总开关，宜选用带Ｎ
极的二极断路器（检修时作隔离器之用）。

４．４用于３８０／２２０Ｖ系统的剩余电流保护器（漏电断路器），中性线必须穿越保护器的零序电流互感器（铁心），防止无中性线的穿过，使２２０Ｖ的负载有泄漏电流而误动作，此时应选用
四极或带中性线的二极剩余电流保护器。

４．５装设双电源切换的场所，由于系统中
所有的中性线（Ｎ线）是通联的，为了确保被切换的电源开关（断路器）的检修安全，必须采用四极断路器。

参考文献
［１］曹荣江，顾霓鸿．高压断路器的运行条件［Ｍ］．北京：北京工业大学出版社，１９９９．
［２］徐国政高压断路器原理和应用［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０００，１．
［３］张节容，钱家骊，王伯翰．高压断路器原理和应用［Ｍ］．北京：北京大学出版社，１９８９．摘要：断路器广泛应用于低压配电系统中，是一种保护电器元件。

在设计低压配电系统时，应注意断路器的选择性，对断路器过流脱扣器额定电流进行选择和整定，确保充分发挥过电流脱扣器的作用；当环境温度大于或小于校准温度值时，应根据制造商提供的温度与载流能力修正系数来调整低压断路器的额定电流值。

关键词：断路器；应用；选择。