对低压进线断路器设计选型的分析

对低压进线断路器设计类型的分析

黑龙江省阿城继电器股份有限公司：李赫华

摘要：本文结合实际电力系统的应用对低压总进线断路器在设计类型选用方面进行了分析比较，对低压总进线断路器的短路分断能力应按照运行短路分断能力选择；和在一定的条件下可以选用智能型塑壳式断路器取代框架式断路器进行了部分探讨。

关键词：低压总进线断路器额定极限短路分断能力额定运行短路分断能力框架式断路器塑壳式断路器

1、前言

低压总进线断路器一般用于变压器低压侧，肩负着低压整套母线的保护作用，是一个比较重要的断路器，如果选择不当，发生误动或遇母线发生故障时，不能及时的切断故障，控制故障蔓延，势必造成大范围的停电和带来不可估量的经济损失。所以，如何正确选用低压总进线断路器是问题的关键，下面以工作中遇到的实际问题及处理方法，结合理论知识，在低压总进线断路器设计类型选用方面说说自己的观点，若有不当之处，望给予指正。

2、关于断路器短路分断能力。

断路器一般具有两个反映断路器短路分断能力的参数：一是额定极限短路分断能力（以下简称极限分断能力）Icu，其试验顺序是0-t-co（0表示分断操作，co表示接通操作后紧接着分断操作，t表示时间间隔，一般3min），在按规定的试验顺序动作后，不考虑断路器继续承载它的额定电流。另一个是额定运行短路分断能力（以下简称运行分断能力）Isc，其试验操作顺序是0-t-co-t-co，在按规定的试验顺序运行后，需考虑断路器继续承载它的额定电流的能力。

断路器设计选型中应如何正确选用以上参数，经济性、适用性的满足电力系统的要求，是重点。低压的一些规范中没有明确的规定，各种手册也没有明确的说法。大多数手册指出：断路器的额定短路通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流，一般按有效值计算。具体是极限分断能力还是运行分断能力没有明确指出。只有个别手册指明采用极限分断能力，对于低压总进线断路器应采用运行分断能力。

2.1从可靠性方面考虑。采用运行分断能力选择断路器，在断路器断开短路电流后，仍可以保证断路器承受它的额定电流，减少断路器再次出现故障的可能性，可以保障断路器运行的可靠性，从而提高整个电力系统运行的可靠性。

2.2从可行性方面考虑。对于近年来生产的智能型断路器，运行分断能力一般都较大，既弥补了老式断路器的不足，又与国际先进技术接轨，加大了科技含量，充分考虑到了电力系统中可能出现的各种问题，都能满足可靠地分断短路电流的要求。

对于老型断路器，厂家没有提供运行分断能力这一参数，只有极限分断能力。设计选型中可按1cs=1cu50%考虑。这样选择，当断路器的额定电流合适时，其运行分断能力往往不够，需通过提高断路器的壳架电流等级来满足短路分断能力的要求。

2.3从经济性方面考虑。对于老型断路器，按运行分断能力选择，一般需提高断路器的壳架电流等级，从而满足分断能力的要求；对于新型断路器，虽然其运行短路分断能力较高，一般不需满足分断能力的要求，来提高断路器壳架电流等级，其价格较同电流等级的老式断路器要高。所以按运行分断能力选择断路器，一般投资会有所增加。

但是，由于低压总进线断路器所需数量较小，其引起的投资增加，在整个投资中所占的比例很小，而且他的重要性又较高，如选择不当，它的故障或误动都将造成较大面积的停电和给电力用户造成经济损失，同时给生产和生活带来不便，所以，从这方面考虑为低压总进线断路器的可靠运行，从而保障电力系统安全运行增加一点投资，妨患于未然在安全上、经济上是值得的。

另外，随着科技的发展和不断创新，目前新型的智能断路器已取代老式断路器。随着电力系统可靠性、灵活性、智能性的进入，用电质量的提高，智能型断路器的投入，已不存在投资增加问题，而是一种必然的选择。

3、断路器结构型式的选择。

低压断路器按结构型式分塑壳式和框架式两大类，按过电流的脱扣形式又分普通型和智能型。作为变压器低压侧总进线断路器，以往都优选框架式断路器，而近年来生产的新型智能断路器，其优于老式断路器的最大优点，是过电流脱扣器是具有选择性的，即是可调的，而且设计成在面板上操作，方便调试和维修。另外还具有结构采用模块化（附件可自由组合）、体积小、短路分断能力高、飞弧距离小、重量轻等特点，同时备有通讯接口，可实现“四遥”功能，更加适应现在电网容量不断扩大、电力要求不断提高、低压配电和控制逐步智能化的趋势。因此，对于容量大、要求高的重要负荷框架式断路器不失是一种最佳的选择，但作为总进线断路器选择框架式并不是绝对的。目前生产的新型塑壳断路器在某些电力场合也是可以做进线保护用断路器的。

新型塑壳断路器在过电流脱扣器方面分普通型和智能型，其在体积、安装、外

观、分断能力、额定电流、额定电压、接触防护、飞弧距离、使用范围等方面都有很大的改善和提高，技术含量等同国际水平，打破了以往体积大、安装复杂、外形笨拙、容量小、短路分断能力低、选择性差、飞弧距离大等因素的限制，尤其智能型塑壳断路器，其过电流脱扣器的额定值是可调的，因此，在小容量及技术要求不很高的变、配电所及工厂中，应是经济、合理的选择。

4、塑壳断路器的优势

4.1、容量问题。对于老式塑壳断路器，其最大容量能达到600A，这样的容量作为低压侧总进线保护断路器显然选择的余量太小。随着电力系统和电力用户要求的不断提高，科技的不断进步，新型塑壳断路器，在容量方面有了大幅度的提高，国产的塑壳断路器目前额定电流最高达到2000A，如：国营常熟CM1，进口施耐德和ABB生产的额定电流已经做到了2500A，而且其容量还在增大。所以，对于新型塑壳断路器，其容量对于大型变压器尚显不足，但是，对于中小型变压器及工厂用的中小型变配电所，是完全可以胜任的。

4.2、短路分断能力问题。近年来，我国生产的断路器，无论是框架式，还是塑壳式，其短路分断能力都有了很大的提高。

就塑壳式断路器而言，其分断能力提高的幅度非常惊人。例如以往是最常用的DZ10型断路器，其最大短路分断能力的峰值也仅仅达到40KA，而新型断路器的运行分断能力有效值都已经达到了很高水平。从表１就可以看出，极限分断能力从25KA~200KA可根据不同用户的不同要求，加以选择，如需要更高级的，还可以从国外产品中选择。目前国内外的框架式断路器其极限分断能力最大为150KA。

因此极限分断能力而言，塑壳式断路器在某些电力场合可以胜任作为低压总进线断路器的要求。

4.3、选择性问题。老式塑壳式断路器一般没有短延时脱扣器，很难实现选择性保护，但是现在生产的新型断路器已经具备智能化功能。例如，国产的CM1E、RMM2等系统的智能脱扣器就可以实现短延时功能，完成选择性保护；施耐德和ABB的NS、S系统的多功能电子脱扣器更能实现这一功能。按照低压断路器智能化、模块化、组合化、电子化、多功能化的发展趋势，今后具有选择性功能的塑壳式断路器将会越来越多，选择性保护对于塑壳式断路器将不会再成为一个问题。

4.4、短时耐受能力方面。短时耐受能力是塑壳式断路器一个弱项，这是它本身的局限性，（受电流，体积等因素限制）。

目前国内及国外的产品已经大大提高了短时耐受能力，要想大幅度提高塑壳式断路器的短时耐受能力，尚需等待技术的进一步发展。