低压断路器及选型

低压断路器

一、低压断路器的分类

低压断路器(曾称自动开关)是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起通断控制作用外，还具有保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作和电动操作，有的还可以实现远方遥控操作。

低压断路器的分类：低压断路器的分类方式很多

按结构形式可分为：

框架式断路器(ACB)又称开启式、万能式断路器。比如ABB的F、Emax系列、施耐德的M、MT系列、穆勒的IZM系列、西门子的WL系列、国产的DW系列等。框架式断路器所有零件都装在一个绝缘的金属框架内，常为开启式，可装设多种附件，更换触头和部件较为方便。有手操动、储能式、非储能式以及电动式等操动形式。按安装方式可分为固定式和抽屉式两种，固定式外壳采用金属材料，外形尺寸较大，防护等级较低；抽屉式采用工程塑料外壳，结构较为紧凑，防护等级高，检修方便，多用在电源端总开关。过电流脱扣器有热磁式、电磁式（单磁）、电子式和智能化脱扣器等几种。断路器具有长延时、短延时、瞬时三段保护及接地保护，每种保护整定值均根据其壳架等级在一定范围内可选择或调整。随着微电子技术的发展，现在部分智能型断路器具有区域选择联锁功能，充分保证了动作的灵敏性和选择性。ACB的最大特点是容量大、极限短路分断能力高和足够的短时耐受电流，有的断路器的额定电流高达5000 A,额定短时耐受(允许)电流Icw 高达100kA (1S)。这使得ACB的有很好的选择性和稳定性。ACB的功能完善但价格贵，多用于作为低压配电系统的主开关，以及重要的、负载较大的主干线的保护。

塑壳式断路器(MCCB)又称装置式断路器，比如ABB的lsomaxS、Tmax系列、施耐德的NS、NSX系列、国产的DZ20系列等。所有零件都密封于外壳中，辅助触点、欠压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化，由于结构非常紧凑，MCCB基本不能检修。MCCB多为手动操作，大容量也有选择电动操作。由干电子式保护脱扣器的应用，MCCB也具备了三段保护特性，但由于价格因素，采用热磁式或电磁式脱扣器的断路器用量更大。MCCB的特点是体积小、接触防护好、安装使用方便、价格相对便宜。但与ACB比，MCCB的容量小，短路分断能力低，选择性和短时耐受能力差。近年来新型MCCB容量已经做到3000A，极限短路分断能力高达150kA以上，但因结构上的原因，短时耐受能力是最大短板，使选择型MCCB的应用受到局限。由于上述原因，MCCB主要用于未端线路和一些分干线，主要作电动机、小容量配电线路。

还有一类叫微型断路器（MCB）又称微断，比如ABB的S250系列、施耐德的C65系列、国产的DZ47系列等。实际上也是塑壳断路器的一种，因其体积很小把它另列，微断的特点是结构紧凑、接触防护好、安装使用方便、价格便宜，与塑壳式断路器相比容量更小，短路分断能力更低，短时耐受能力更差，主要做微小型电动机、小容量配电线路和照明保护和家用。

按保护负载性质和特性可分为：配电保护型、电动机保护型和家用保护型断路器。

按脱扣器类型可分为：电磁（单磁）脱扣器、热磁脱扣器和电子脱扣器，电子脱扣器还可分为拨动开关式、智能数显式。

按使用类别分为非选择型(A类)和选择型(B类)。

A类，这类断路器不设置任何脱扣延时，只要达到定值立即跳闸。承受短路的时间就是瞬时脱扣器动作的时间。此时选择断路器可按Ics或Icu满足短路预期电流，考虑到更严格一些的使用条件，一般我们习惯按Ics满足短路预期电流选择。

B类，这类断路器为了实现选择性在小于Icw的短路时延时一定时间脱扣。此时选择断路器就必须按Icw满足短路预期电流。

按安装方式分，有固定式、插入式、抽屉式、抽出式和嵌入式等。

按极数分，可分为单极、二极、三极和四极式等。

二、低压断路器的技术参数含义

1.断路器额定电流In。是在给定的环境温度条件下承载的最大连续电流而无异常发热保证断路器正常工作的电流,又称脱扣器额定电流。

2.壳架等级额定电流。代表断路器的外形大小的等级,以此表示断路器的最大额定电流。

如：施耐德NS160N TMD80，表示为施耐德NS160A壳架，N表示极限分断能力在AC380/415V 条件下为36KA，TMD80表示配电用热磁脱扣器额定电流为80A。

3.断路器短路分断能力：

极限短路分断能力I cu。它是在规定的电压、电流和cosΦ的条件下，执行o-co两个试验程序，能完全分断和熄灭电弧，无超出规定的损伤(触头损伤和飞弧损伤)。试品试后经受一定的工频耐压试验，且过载脱扣器在一定的整定电流下能正常脱扣。满足规定的试验程序所规定的条件,不包括断路器连续承载其额定电流能力的分断能力。它用预期分断电流(kA）表示（在交流情况下用交流分量有效值表示）。

额定运行（工作）短路分断能力Ics。它是在规定的电压、电流和cos Φ的条件下，执行o-co-co三个试验程序，能完全分断，熄灭电弧，无超出规定的损伤。试后试品除符合规定的工频耐压和过载脱扣器的验证试验外，尚须考核温升和操作性能(5％电寿命)的验证。满足规定的试验程序所规定的条件,包括断路器连续承载其额定电流能力的分断能力．它用预期分断电流(kA)表示，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,它可用Icu的百分数表示(例如Ics=25%Icu)。另一方面,当额定运行短路分断能力等于额定短时耐受电流时,它可以按额定短时耐受电流值（kA）规定之，只要它不小于相应的最小值。如果使用类别A的Icu超过200kA，或使用类别B的Icu超过100kA,则制造厂可声明Ics值为50kA。

显然Ics比Icu的考核严格。换言之，作了Ics试验后，产品还能继续使用，而Icu则不然，经过Icu试验后，产品不能再用。我们在选择断路器时，为保证能够可靠的断开故障电流，而不致使故障扩大，并在故障过后能够使供电连续性得到保证。一般按Ics来选择断路器的短路分断能力。

额定短时允许（耐受）电流Icw。断路器在短时期内（0.5或1S）可以承受且无特性变化的最大短路电流。反映了断路器在短时间内所承受的短路热稳定性能。

由于使用情况不同，具有三段保护的重要回路断路器，偏重于它的额定运行短路分断能力值，而用于非重要的回路断路器主要确保它有足够的极限短路分断能力值。对此我的理解是：重要回路切除故障电流后断路器要求能够继续供电，承载一段时间的额定电流，在适当的时间更换。而份重要回路，经过极限短路电流的分断和再次的合、分后，已完成其使命，可以停电更换新的（停电的影响较小）。但是无论是框架式或塑壳式断路器，都有必须具备Icu和Ics这两个重要的技术指标。只是Ics值在两类断路器上表现略有不同，塑壳式的最小允许Ics可以是25%Icu，框架式最小允许Ics是50%Icu，Ics=Icu的断路器比较少见，采用旋转双分断（点）技术的塑壳式断路器，它的限流性能极好，分断能力的裕度很大，可做到Ics=Icu，但价格很高。

在实际中应该根据使用情况来选择，有人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衡量，来判定某断路器（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。

4.断路器的过载、短路保护特性。在断路器所保护的配电系统中，当发生故障时，距故障点最近的断路器能够按规定的保护特性正确的有选择的动作将故障切除，而其他各级断路器不动作，从而将故障所造成的断电限制在最小范围内，使其他无故障供电回路仍能保持