DQZHAN技術(shù)訊：電氣設(shè)計(jì)中低壓斷路器的專業(yè)知識(shí)
低壓斷路器是很多工程師和電工在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一定會(huì)用到的，那么低壓斷路器到底如何選擇，分?jǐn)鄥?shù)如何判定，以及多級(jí)斷路器組合如何選型，這些專業(yè)的問題相信很少有人去思考過，那么這盤專業(yè)的文章會(huì)給大家解決這個(gè)問題!
在設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)時(shí)，低壓斷路器是一種保護(hù)電器元件。應(yīng)注意低壓斷路器的選擇性和級(jí)聯(lián)保護(hù)性;對(duì)低壓斷路器過流脫扣器額定電流進(jìn)行選擇和整定，確保過電流脫扣器動(dòng)作的靈敏度;當(dāng)環(huán)境溫度大于或小于校準(zhǔn)溫度值時(shí)，應(yīng)根據(jù)制造商提供的溫度與載流能力修正系數(shù)來調(diào)整低壓斷路器的額定電流值。低壓斷路器具有斷路保護(hù)、過載保護(hù)、控制和隔離的功能，適用于工業(yè)與民用建筑終端低壓配電系統(tǒng)，在低壓配電系統(tǒng)中廣泛采用。低壓斷路器在配電系統(tǒng)中若設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會(huì)影響供電回路的正常工作。下面談一下低壓斷路器，在低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問題。
低壓斷路器在自動(dòng)化系統(tǒng)中的符號(hào)表示如下：
1、壓斷路器的選擇性
為了保證低壓配電系統(tǒng)的可靠性，低壓斷路器的選擇性成為終端低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
在斷路器所保護(hù)的配電系統(tǒng)中：當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)，距故障點(diǎn)*近的斷路器：Qn動(dòng)作將故障切除，而其他各級(jí)斷路器不動(dòng)作，從而將故障所造成斷電限制在*小范圍內(nèi)，使其他無故障供電回路仍能保持正常供電，這就是對(duì)低壓斷路器所要求的選擇性。非選擇性低壓斷路器，是指當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)，距故障點(diǎn)*近的低壓斷路器QF3動(dòng)作將故障切除，而其他各級(jí)斷路器Qn、QF2、QF4和QF5動(dòng)作，均處于打開狀態(tài)，不能保證使其他無故障回路正常供電。低壓斷路器的選擇性在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中占有十分重要的位置，它可以給用戶帶來便利，并能保證供電回路工作的連續(xù)性。所以，家用電器在無選擇性保護(hù)下，一旦發(fā)生電氣故障，配電回路的連續(xù)性就不能得到保證，使家用電器如電冰箱、排油煙機(jī)等處于停機(jī)待啟動(dòng)狀態(tài)，影響了用戶的日常生活。
在低壓配電系統(tǒng)中用的低壓斷路器按其保護(hù)性能可分為，選擇性和非選擇性兩類。選擇性低壓斷路器，有兩段保護(hù)和三段保護(hù)兩種。其中瞬時(shí)特性和短延時(shí)特性適用于短路動(dòng)作，而長延時(shí)特性適用于過載保護(hù)。非選擇性低壓斷路器，一般為瞬時(shí)動(dòng)作，只做短路保護(hù)用。也有的為長延時(shí)動(dòng)作，只做過負(fù)荷保護(hù)用。
在低壓配電系統(tǒng)中，如果上**斷路器采用選擇性斷路器，下**斷路器采用非選擇性斷路器或選擇性斷路器，主要是利用短延時(shí)脫扣器的延時(shí)動(dòng)作或延時(shí)動(dòng)作時(shí)間的不同，以獲得選擇性。通過上**斷路器的延時(shí)動(dòng)作時(shí)，請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)問題：
(1)無論下**是選擇性斷路器還是非選擇性斷路器，上**斷路器的瞬時(shí)過電流脫扣器整定電流一般不得小于下**斷路器出線端的*大三相短路電流的1.1倍;
(2)如果下**是非選擇性斷路器，為防止在下**斷路器所保護(hù)回路發(fā)生短路電流時(shí)，因這**瞬時(shí)動(dòng)作靈敏度不夠，而使上**短延時(shí)過電流脫扣器首先動(dòng)作，使其失去選擇性。一般上**斷路器的短延時(shí)過電流脫扣器的整定電流不小于下**瞬時(shí)過電流脫扣器的1.2倍;
(3)如果下**也是選擇性斷路器，為保證選擇性，上**斷路器的短延時(shí)動(dòng)作時(shí)間至少比下**斷路器的短延時(shí)動(dòng)作時(shí)間長0.1S.
一般來說，要保證上下兩級(jí)低壓斷路器之間選擇性動(dòng)作，上**斷路器宜選擇帶短延時(shí)的過流脫扣器，而且其動(dòng)作電流要大于下**過流脫扣器動(dòng)作電流**以上，至少上**的動(dòng)作電流IOP.1不小于下**動(dòng)作電流IoP.2的1.2倍，即IOP.1≥1.21OP.2.
2、低壓斷路器的級(jí)聯(lián)保護(hù)性
在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，低壓斷路器的上下兩級(jí)之間的選擇性配合，必須具有“選擇性、快速性和靈敏性”。選擇性則與上下兩級(jí)低壓斷路器之間的配合有關(guān)，而快速性和靈敏性分別與保護(hù)電器本身特點(diǎn)和線路運(yùn)行方式有關(guān)。上下兩級(jí)斷路器配合得當(dāng)，則能有選擇地將故障回路切除，保證配電系統(tǒng)的其它無故障回路繼續(xù)正常工作。反之，則影響配電系統(tǒng)的可靠性。級(jí)聯(lián)保護(hù)是斷路器限流特性的具體應(yīng)用，其主要原理是利用上級(jí)斷路器的限流作用，在選擇下級(jí)斷路器時(shí)，可選擇分?jǐn)嗄芰^低的斷路器，以達(dá)到降低成本節(jié)約費(fèi)用的目的。
上級(jí)的限流型斷路器QF1能分?jǐn)嗥浒惭b處的*大預(yù)期短路電流，由于低壓配電系統(tǒng)中上下級(jí)的低壓斷路器為串聯(lián)安裝，當(dāng)下級(jí)，低壓斷路器QF2出口處發(fā)生短路時(shí)，該短路電流由于上級(jí)低壓斷路器QFl的限流作用而使其實(shí)際值遠(yuǎn)小于該處的預(yù)期短路電流，也就是說，下級(jí)低壓斷路器QF2的分?jǐn)嗄芰υ谏霞?jí)低壓斷路器QFl幫助下大大增強(qiáng)，超過了其額定分?jǐn)嗄芰Α＿@種級(jí)聯(lián)保護(hù)也是有一定的條件，譬如鄰近的回路不能有重要負(fù)載(因?yàn)橐坏㏎Fl跳閘QF3回路也停電)，同時(shí)QFl的瞬動(dòng)整定值與QF2的瞬動(dòng)整定值也要匹配得當(dāng)?shù)取＜?jí)聯(lián)數(shù)據(jù)只能由實(shí)驗(yàn)測定，上下級(jí)低壓斷路器的配合選擇也只能由低壓斷路器制造商提供確定。
3、低壓斷路器的靈敏度
為了保證低壓斷路器的瞬時(shí)或短延時(shí)過流脫扣器在系統(tǒng)*小運(yùn)行方式下，在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生*輕微的短路故障時(shí)能可靠動(dòng)作。低壓斷路器保護(hù)的靈敏度必須滿足《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(CB50054-95)規(guī)定其靈敏度應(yīng)不小于1.3，即SP=lK.min/IOP≥1.3，式中l(wèi)OP瞬時(shí)或短延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流，IK.Min一斷路器保護(hù)的線路末端在系統(tǒng)*小運(yùn)行方式下的單相短路電流或兩相短路電流，Sp——低壓斷路器的靈敏度。
在選用低壓斷路器時(shí)，還應(yīng)注意對(duì)其靈敏度的校驗(yàn)，對(duì)于同時(shí)具有短延時(shí)和瞬時(shí)過電流脫扣器的選擇性斷路器，只需要校驗(yàn)短延時(shí)過電流脫扣器的動(dòng)作靈敏度，不需要校驗(yàn)瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作的靈敏度。
4、低壓斷路器的環(huán)境溫度
低壓斷路器的過載保護(hù)依靠熱脫扣器來完成，通常低壓斷路器的熱脫扣器額定電流是制造商依據(jù)IEC898標(biāo)準(zhǔn)，在基準(zhǔn)溫度為30℃(2條件下整定的。熱脫扣器是由一組雙金屬片制成，當(dāng)線路發(fā)生過載，過載電流流過加熱電阻絲而使雙金屬片發(fā)熱變形彎曲，將搭鉤頂開，使低壓斷路器觸點(diǎn)斷開。低壓斷路器的熱脫扣器與環(huán)境溫度是有直接的關(guān)系，若環(huán)境溫度發(fā)生變化就會(huì)導(dǎo)致低壓斷路器的額定電流值發(fā)生變化。低壓斷路器一般是排列有序地固定在配電盤上，再安裝在配電箱內(nèi)。配電箱的安裝方式分為明裝和暗裝兩種，明裝配電箱的散熱效果優(yōu)于暗裝配電箱，暗裝配電箱內(nèi)的空氣不宜對(duì)流，其散熱效果較差，造成配電箱內(nèi)因低壓斷路器的溫升使周圍環(huán)境的空氣溫度上升。啟程工控學(xué)院 中國**的自動(dòng)化培訓(xùn)服務(wù)提供商
所以，低壓斷路器的實(shí)際工作溫度比周圍環(huán)境的溫度高出10℃-15℃左右。因此當(dāng)環(huán)境溫度大于或小于校準(zhǔn)溫度值時(shí)，我們必須根據(jù)制造商提供的溫度與載流能力修正系數(shù)表，來修正低壓斷路器的額定電流值。以C65N/H為例，如果低壓斷路器C65N/H單個(gè)安裝，其周圍環(huán)境為30℃，C65N/H的額定電流20A，則其實(shí)際工作電流為20A;如果低壓斷路器C65N/H單個(gè)安裝，其周圍環(huán)境為40℃，C65N/H的額定電流20A，則其實(shí)際工作電流為18.97A;如果多個(gè)C65N/H安裝在配電箱內(nèi)，其周圍環(huán)境為30℃，C65N/H的額定電流20A，則其實(shí)際工作電流為16A;如果多個(gè)C65N/H安裝在配電箱內(nèi)，其周圍環(huán)境為40℃，C65N/H的額定電流20A，則其實(shí)際工作電流為15.18A.由此我們可以看出，不同的環(huán)境溫度和不同的安裝方式對(duì)于低壓斷路器的實(shí)際工作電流值是有一定的影響。
5、低壓斷路器脫扣器的選擇與整定
(1)低壓斷路器過流脫扣器額定電流的選擇低壓斷路器過流脫扣器的額定電流IN.OR不小于線路的計(jì)算電流I30，即IN.OR≥I30.
(2)低壓斷路器過流脫扣器動(dòng)作電流的整定
①瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定。低壓斷路器所保護(hù)的對(duì)象中，有某些電器設(shè)備，這些電器設(shè)備在啟動(dòng)過程中，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)倍于其額定電流的高峰值電流，從而使低壓斷路器在短時(shí)間內(nèi)承受較大的尖峰電流。瞬時(shí)過電流脫扣器的動(dòng)作電流lop(o)必須躲過線路的尖峰電流IPK，即Iop(o)≥Krel稩PK式中Krel為可靠系數(shù)。在選用斷路器時(shí)，應(yīng)注意使低壓斷路器的瞬時(shí)過電流脫扣器的整定電流躲過尖峰電流，以免引起低壓斷路器的誤動(dòng)作;
②短延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定。短延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流lop(s)，也應(yīng)躲過線路的尖峰電流IPK，即IOP(S)≥Krel稩PK，式中KERL為可靠系數(shù)。短延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間一般分0.2S、0.4S和0.6S三種，按前后保護(hù)裝置的保護(hù)選擇性來確定，應(yīng)使前**保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間比后**保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間長一個(gè)時(shí)間級(jí)差;
③長延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定。長延時(shí)過流脫扣器主要是用來保護(hù)過負(fù)荷，因此其動(dòng)作電流Iop(1)只需要躲過線路的*大負(fù)荷電流即計(jì)算電流I30，即Iop(1)≥KREL稩30式中KREL為可靠系數(shù)。長延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)躲過允許短時(shí)過負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間，以免引起低壓斷路器的誤動(dòng)作;啟程工控學(xué)院 中國**的自動(dòng)化培訓(xùn)服務(wù)提供商
④過流脫扣器的動(dòng)作電流與被保護(hù)線路的配合要求。為了不致線路因出現(xiàn)過負(fù)荷或短路引起絕緣線纜過熱受損甚至失火，而其低壓斷路器不跳閘事故的發(fā)生，低壓斷路器過流脫扣器的動(dòng)作電流lOP應(yīng)符合公式的要求，lOP≤KOL稩al，失中Ial絕緣線纜的允許載流量;Kol一絕緣線纜的允許短時(shí)過負(fù)荷系數(shù)，對(duì)瞬時(shí)和短延時(shí)過流脫扣器，一般取4.5;對(duì)長延時(shí)過流脫扣器，做短路保護(hù)時(shí)取1.1。
