浅谈低压配电系统中断路器选型与整定
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈低压配电系统中断路器选型与整定范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：低压断路器是低压配电系统的重要组成部分，介绍了在不同负载类型下其选型与整定的方法和依据，并对低压断路器级间保护配合进行了阐述。
中图分类号：TM56 文献标识码：A
1 低压断路器正确选型及整定的意义
低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当配电电路出现过载和短路等非正常运行工况时，在电路系统中电气设备没有发生烧伤和损毁前自动跳闸将供电电源断开进行保护，作为配电回路、电动机等设备的电源控制和保护开关，低压断路器的质量直接关系到电网、设备和人身安全，因此对其性能要求很高。在低压配电系统中如何合理地对断路器进行选型及整定值得设计人员关注。
2 低压断路器的分类
低压断路器的分类方式很多，按使用类别分，有选择型和非选择型，按灭弧介质分，有空气式和真空式。按动作速度可分为一般型和快速型；按结构可分为框架式断路器和塑壳式断路器。按用途来分的话，低压断路器一般地来说我们可把它分为电动机保护用断路器、配电断路器等几种。不管怎么说，低压断路器的分类各有各的用途，具体怎么用要根据具体的环境来加以选择。
3 低压断路器选型坚持的原则
3.1 断路器参数的定义
按照断路器参数的定义来说，它实际上是一种简称，没有那么复杂。具体来说就是断路器的额定电流In或者断路器壳架等级额定电流Inm。分开来说，断路器的额定电流In，也就是通常我们说的脱扣器额定电流，一般指脱扣器能长期通过的电流，它对带可调式脱扣器的断路器而言则为脱扣器可长期通过的最大电流；断路器壳架等级额定电流Inm，它是指和结构相似的框架或塑料外壳中所装的最大脱扣器额定电流表示。但是如果在实际工作中遇到“断路器的额定电流”这一叫法时需要具体问题具体分析，搞清楚其确切含义。
另外，对于断路器的额定短路来说，我们又把它分为两个概念：第一个是额定极限短路分断能力Icu和另一个额定运行短路分断能力Ics。根据国际电工委员会和我国等效采用IEC的GB14048.2《低压开关设备和控制设备低压断路器》标准规定Icu为按规定的试验程序所规定条件，它一般不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力；换句话说，它就是在规定的试验电压及其它条件下的极限短路分断电流值，不考虑断路器继续承载它的额定电流。
而Ics为按规定的试验程序所规定的条件，一般它包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。这个环节中如果在按规定的试验程序O-t-CO-t-CO动作之后，断路器应有继续承载它的额定电流的能力。由此我们可知，Ics比Icu小，是一个Icu的百分数。
3.2 低压断路器设计选型及整定原则
低压断路器在设计选型时，有以下几条通用性的原则：①应首先分析低压配电系统的构成，弄清楚其负载性质、故障类别以及对线路保护的要求。②其次要分析断路器的额定电压、额定频率应与所在回路的标称电压及标称频率相适应，这一点很重要。③还要注意的是断路器的额定电流不应小于所在回路的负载计算电流。④对于一般的配电回路应选用配电型低压断路器，电动机回路应选用电动机保护型。⑤断路器应满足短路条件下的动稳定和热稳定要求。这一点一般我们注意不到，其目的是用于断开短路电流时，满足短路条件下的通断能力。⑥在选用断路器时，应注意对其灵敏度的校验。⑦断路器应适应所在场所的环境条件，包括粉尘等各种环境场所。
而对于低压断路器的整定原则来说，我们首先可以把它分为正常工作和正常起动时，不应切断电路；其次是当线路故障发生时，应切断故障电路，保障安全性；第三，当线路故障时，各级保护电器应该有选择性地切断电路。笔者认为这三条原则经常是矛盾的，但是也是互为条件的，这就需要设计者在仔细分析计算、整定，实现矛盾的对立统一。
经过笔者的分析，我可知道断路器的脱扣器和动作时限的整定可参照下列几条经验：第一条，长延时脱扣器整定电流取脱扣器额定电流Ie的0.9～1.1倍，时限选15s。第二条，短延时脱扣器整定电流可按脱扣器额定电流Ie的3～5倍选取，时限可按0.1s、0.2s和0.4s选取。瞬时脱扣器整定电流可按脱扣器额定电流Ie的10～15倍选取。这三条可以给广大的同行做一参考借鉴。
4 低压配电系统在不同负载类型下的断路器选择
4.1 配电线路
配电线路中的断路器分为选择型及非选择型，非选择型断路器只有瞬动及过载长延时保护，不具有短路短延时保护特性。越靠近配电线路的首端，对保护电器的选择性的要求就越高。树干式或混合式配电系统的干线通常需要采用选择型保护电器以满足其保护需求。要注意的是，系统末端线路直接连接用电设备，在短路或接地故障发生时，我们要快地切断电路，这个时候通常采用非选择型断路器来实现。
还有一种情况是，当断路器作为短路保护时，我们在设计时候该回路短路电流不应小于其瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍，满足灵敏度的要求，以保证断路器的可靠动作。如果在确定断路器的短路通断能力参数Icu及Ics时，我们应注意。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。这就对我们的电业从业人员来说，极为重要。
IEC92《船舶电气标准》建议：具有三段保护的万能式断路器，偏重于它的Ics，而大量使用于分支线路的塑壳式断路器，应确保它有足够的Icu。对此笔者的理解是配电支路断路器在分段短路电流后，断路器短路保护的使命已经完成，更换断路器相对于主干线来说停电造成的影响较小，而干线断路器则要求在发生短路故障后继续承载一定时间的额定电流。
4.2 家用及类似场所负载
家庭及类似场所的配电设计现在越来越受到人们的重视，因为它不仅直接关系到老百姓的日常生活、甚至生命安全，而且舒适的电气化的生活方式已经成为市民们追求的状态。在家庭以及一些公共场所广泛使用微型断路器作为保护电器。在家庭及类似场合配电设计时，应首先针对用户的具体用电行为及习惯做出合理的考量。
进行微型断路器选择之前我们每个人同样需要计算出具体场合下可能出现的最大短路电流值，以便保证微型断路器具有短路分段能力。微型断路器一般有4.5、6、10kA等几种额定分断能力。对于不同容量的配电变压器来说，低压馈线端短路电流是不同的。笔者分析得出，一般来说，对于民用住宅、小型商场及公共建筑，选用4.5kA及以上分断能力的微型断路器即可。对于有10kV变配电站的用户，我们应该选用6kA及以上额定分断能力的微型断路器。
另外在微型断路器脱扣器特性曲线来说，我们可以把它分为A、B、C、D四种。A特性脱口曲线的低压断路器一般用于需要快速、无延时脱扣的使用场合，磁脱扣电流为（2-3）In，适用于保护半导体电子线路，带小功率电源变压器的测量回路或线路长且电流小的系统；B特性磁脱扣电流为（3-5）In，一般用于需要较快速度脱扣且峰值电流不是很大的使用场合，一般用于电阻性负载及住宅线路的保护；第三种C特性适用于大部分的电气回路，具有广泛性，一般它允许负载在通过较高的短时峰值电流时微型断路器不动作；第四种D特性的断路器适用于保护具有很高冲击电流的设备，在家庭及类似场所一般不会见到。
4.3 电动机负载
电动机负载是保护电器应选择电动机型断路器。这类断路器它具有对电机负载特性的过载延时和短路瞬时两段保护功能，选用D型特性曲线断路器。
5 上下级断路器之间的保护配合
上下级断路器之间的保护配合如果得当，就能及时并有选择地切除故障回路，这就能保证系统的其他无故障回路继续正常工作，不然就会影响到配电系统的可靠性。下面列出四种不同上下级断路器匹配情况下的整定方法：
①具有选型性的上下级断路器，应注意电流脱扣器整定值的匹配以及动作时间的匹配，通常上级断路器的和短路短延时和过载长延时的整定电流不小于下级断路器整定值的1.3倍，以保证上下级之间的动作选择性。同样出于选择性的要求，我们要注意的是第一级和第二级短路延时的级差时间，应该不小于0.2s。
②还有一种情况是如果当下一级为非选择型断路器，它的上一级为选择型断路器时，上级断路器瞬时脱扣器整定电流，应大于下级断路器出线端单相短路电流的1.2倍。
③当上下级断路器都为非选择型时，我们应适当加大上下级断路器的脱扣器整定电流值的级差。同时要注意的是上级断路器长延时脱扣器整定电流应该不小于下级断路器长延时脱扣器整定电流2倍；还有就是上级断路器的瞬时脱扣器整定电流应不小于下级断路器瞬时脱扣器整定电流的1.4倍，这是我们要加以注意的。
④如果说当下级断路器出口端短路电流大于上级断路器的瞬时脱扣器整定电流时，下级断路器宜选用限流型断路器，断路器限流技术使实际线路里短路电流达不到其预期的峰值，以保证保护的选择性。
结语
通过对低压配电系统的负载类型与系统特征进行分析之后，对于各级保护电器进行合理的选型、整定，使之互相匹配，实现不同保护要求对立的统一，达到最佳的保护状态。
参考文献
[1]徐永根.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2007.
[2]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验[M].北京：中国电力出版社，2007.
[3]低压熔断器基本要求.GB13539.1-2002.
[4]周世和.低压断路器的应用[J].电世界，2006（03）.
[5]钱金川，等.低压断路器的选型与应用[J].电工电气，2011（06）.