断路器选型指南

断路器选型指南 断路器 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 及描述 目录 [隐藏] , 1- 标准 , 2- 描述 工业用断路器必须符合 IEC 60947-1 和 60947-2标准或者其他等效标准。 家庭用的断路器应符合 IEC 60898 标准或者其他等效的国家标准。 标准 对于工业用低压装置，相关的国际电工委员会 (IEC) 标准为: , 60947-1: 第 1 部分:总则; , 60947-2, 第 2 部分:断路器; , 60947-3, 第 3 部分:开关;隔离器;隔离开关和熔断器组合装置; , 60947-4, 第 4 部分:接触器和电动机起动器; , 60947-5, 第 5 部分:电路控制电器和开关元件; , 60947-6, 第 6 部分:多功能开关电器; , 60947-7, 第 7 部分:辅助电器. 对于家庭和类似的低压装置，适合的标准是 IEC 60898 或等效的国家标准。 描述 图表 H24 以示意图的方式显示了低压断路器的主要部分及其 4 个主要功能: , 断路组件，包括固定的和活动的触头以及灭弧室. , 发现异常电流时，脱扣器将触发栓锁机构成为释放状态。 图表 H24: 断路器的主要部分 该机构还与断路器的操作手柄相连。 , 脱扣机构操动装置是: - 热磁装置，由温度控制的双金属片检测过载情况，同时当电流水平达到短路条件时，电磁撞针动作;或由电流互感器供电的电子继电器，每相安装 1 个。 , 分配给各类接线端子的空间目前用于主回路接线。 家庭用符合 IEC 60898 标准和国内类似标准的断路器 (见下页图表 H25) 有以下基本功能: , 隔离; , 过电流保护. 图表 H25: 具有过电流保护和电路隔离功能的家用型的断路器 如图表 H26 所示，通过附加一个功能模块，可以适配一些断路器以提供对地泄漏电流的灵敏检测 (30 mA) 功能而使断路器跳闸，而其他的型式有 (符合 IEC 61009 标准的 RCBO (剩余电流动作断路器) 以及符合 IEC 60947-2 标准 (附录 B) 的 CBR (剩余电流断路器) 都有剩余电流特性。 除上述功能外，通过附加模块还能为基本断路器增添更多的功能，如图表 H27 所示;特别是遥控和指示 (分闸-合闸-故障)。 图表 H26: 附加一个模块能够给上述 (图表 H25) 家用型断路器增加电击保护功能 图表 H27: 低压模块式开关设备组件“Multi9”系统 符合 IEC 60947-2 标准的工业用塑壳断路器已问世，通过附加一些可适配的模块，可以为上述的断路器增加一些类似的辅助功能 (见图表 H28)。 符合 IEC 947-2 标准、额定电流值较高的重工作制工业用空气断路器，具有多种内置的通信和电子功能 (见图表 H29)。 除保护功能外，Micrologic 控制单元还具有最优化的功能，如测量 (包括电能质量功能)、诊断、通信、控制和监视。 图表 H28: 具有多种辅助功能的工业用模块化断路器(Compact NSX) 图表 H29: 重工作制工业用空气断路器示例。“Masterpact”空气断路器通过它的“Micrologic”脱扣单元提供各种 自动化性能 断路器的基本特性 目录 [隐藏] , 1- 额定工作电压 (Ue) , 2- 额定电流 (In) , 3- 壳架等级额定值 , 4- 过载脱扣电流整定值 (Irth 或 Ir) , 5- 短路脱扣电流整定值 (Im) , 6- 隔离特性 , 7- 额定短路分断能力 (Icu 或 Icn) , 8- 备注 断路器的基本特性有: , 额定电压 Ue; , 额定电流 In; [1][1][1], 过载保护 (Ir 或 Irth) 和短路保护 (Im)的脱扣电流整定范围; , 短路分断电流额定值 (工业用断路器 Icu;家用断路器 Icn)。 额定工作电压 (Ue) 这是断路器在正常 (无扰动的) 的情况下工作的电压。 断路器还有其他的电压值以应对骚扰，如断路器的其他特性所示。 额定电流 (In) 这是配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制造厂家规定的环境温度下所能无限期承受的最大电流值，而不会超过电流承受部件规定的温度限值。 例如 额定电流 In = 125 A ，在环境温度为 40 ?C 下的断路器会配备校准了的合适的过电流脱扣继电器 (设定为 125 A)。然而，如果适当地降低额定值，该断路器在更高的环境温度下也能使用。这样，在规定的温度限值内，断路器在 50 ?C 的环境温度下只能无限期承受 117 A或者 60 ?C 环境温度下承受 109 A。 因此，可以通过降低过载的脱扣电流整定值，并相应作出标志可降低断路器的额定值。使用耐高温的电子型脱扣器可以让断路器 (如上所述降低额定值) 在 60 ?C (或者甚至 70 ?C)的环境温度下工作。 备注: 断路器 (符合 IEC 60947-2 标准) 的 In 通常等于开关设备的 Iu，Iu 为额定持续电流。 壳架等级额定值 配备有不同电流整定值的过电流脱扣器的断路器，能够适应于承受最高的过电流脱扣器整定电流值。 例如: 一个 NSX630N 断路器能配备 4 个 150 ~ 630 A 的电子脱扣器。断路器的壳架电流为 630 A。 过载脱扣电流整定值 (Irth 或 Ir) 除了易于更换的小型断路器，工业用断路器都配备有可移去的，即可更换的过电流脱扣继电器。另外，为使断路器满足其所控制的电路的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，以及避免安装粗电缆，通常脱扣继电器都是可调的。 电流超过脱扣电流整定值 Ir 或 Irth (两个名称都经常使用)，断路器就会跳闸。它还代表着断路器不跳闸时所能承受的最大电流。该值必须大于最大负载电流 I B，但是小于电路 I z 所允许的最大电流 (见[[保护 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的实用值 ]])。 热脱扣继电器通常可在 0.7 ~ 1.0 In 范围内调整，但是如果使用电子设备，其调整范围会更大;通常为 0.4 ~ 1.0 In。 例 (见图表 H30): 配有一个整定为 0.9，400 A STR23SE 过电流脱扣继电器的 NSX630N 断路器，其脱 扣电流整定值为: Ir = 400 x 0.9 = 360 А. 备注: 对于配有不可调过电流脱扣继电器的断路器，Ir = In。 实例:对于 iC65N 20 A断路器，Ir = In = 20 (A)。 图表 H30: NSX630N 断路器例，配有可以调节到 0.9 的 STR23SE 脱扣装置，可得 Ir = 360 A 短路脱扣电流整定值 (Im) 短路脱扣继电器 (瞬时或短延时) 用于高故障电流值出现时，使断路器快速跳闸。其跳闸阈值 Im: , 由家用型断路器的标准如 IEC 60898 标准确定;或者; , 依据相关标准，特别是 IEC 60947-2 标准，由工业用断路器的制造厂标出。近来的断路器，有许多 脱扣器可选，用户可以利用它使断路器的保护功能满足负载的特殊要求 (见图表 H31、图表 H32 和图 表 H33)。 家用型断路器 热磁 低整定值类型 B 标准整定值类型 高整定值类型 D Ir = In [2]IEC 60898 3 In ? Im ? 5 In 5 In ? Im ? 10 In 10 In ? Im ? 20 In [3]工业用模块断路器 热磁 低整定值类型 B 或 Z 标准整定值类型 C 高整定值类型 D 或 K Ir = In 固定值 3.2 In ? 固定值 ? 4.8 In 7 In ? 固定值 ? 10 In 10 In ? 固定值 ? 14 In [3]工业用断路器 IEC 60947-2 热磁 Ir = In 固定值 固定值: Im = 7 - 10 In 可调范围: 0.7 In ? Ir ? In 低整定值: 2 - 5 In - 标准整定值: 5 - 10 In 电子 长延时 短延时，可调范围: 0.4 In ? Ir ? In 1.5 Ir ? Im ? 10 Ir 瞬时 (I) 固定值: I = 12 - 15 In 图表 H31: 用于低压断路器的过负荷和短路保护装置的电流脱扣范围 图表 H32: 断路器热磁保护系统的性能曲线 Ir: 过载 (热或长延时) 继电器脱扣电流整定值; Im: 短路 (电磁或短延时) 继电器脱扣电流整定值; Ii: 短路瞬时继电器脱扣电流整定值; Icu: 分断能力。 H33: 图表断路器电子保护系统的性能曲线 隔离特性 如果断路器达到相关标准中规定的隔离器 (在其额定电压时) 的所有条件，就适用于隔离电路 (见低压开关的功能 - 隔离)。这时候，它就被称作断路器隔离器，其面板上标有这样的标志 所有的梅兰日兰的产品 Multi 9、Compact NSX 和 Masterpact 低压开关设备都属于这一类。 额定短路分断能力 (Icu 或 Icn) 低压断路器短路脱扣特性 (大致) 与故障电流回路的 cos φ 有关。这 种关系的标准值已在某些标准中确定。 断路器的短路分断电流定额是断路器能够分断而不损害的最高 (预期的) 电流值。标准中提供的电流值为故障电流交流分量的均方根值，即计算标准化值时直流暂态分量(总在最坏的情况短路下出现) 假定为零。工业用断路器额定值 (Icu) 和家用断路器额定值 (Icn) 通常以 kA 均方根值的形式给出。 IEC 60947-2 标准定义了 Icu (额定极限短路分断能力) 和 Ics (额定运行短路分断能力)，以及一个有关 Ics 和 Icu 在不同使用类别 A (瞬时脱扣) 和 B (延时脱扣) 的表格，如 断路器的其他特性 所述。 在标准的指导下进行断路器额定短路分断能力的测试，包括: , 操作顺序，包括一系列的操作，如短路下的闭合和断开; , 电流和电压相位。电流与电源电压同相时 (电路的 cos φ = 1)，电流的遮断要比在其他功率因数条件 下容易些。将电流在滞后 cos φ 低值时进行遮断是相当困难的;零功率因数 (理论上) 也是不易达到的。 实际上，所有的电力系统短路故障电流 (或多或少) 都存在滞后功率因数，而标准是基于通常情况下大多数电力系统有代表性的数值。一般而言，故障电流 (特定的电压情况下) 越高，故障电流回路中的功率因数就越低，如临近发电机或大型变压器。 下面的图表 H34 是从 IEC 60947-2 标准中摘选出的，根据其额定 Icu 将 cos φ 标准值同工业用断路器联系起来。 , 按照断开,延时,闭合/断开的顺序来试验断路器的 Icu 能力，作进一步试验以保证: - 电介质耐受能力; - 隔离 (绝缘)性能; - 过载保护的正确动作不会因为试验而受损。 6 kA < Icu ? 10 kA 0.5 10 kA < Icu ? 20 kA 0.3 20 kA < Icu ? 50 kA 0.25 50 kA < Icu 0.2 图表 H34: 与故障电流电路的功率因数 (cos ?) 相关的 Icu (符合 IEC 60947-2 标准) 备注 abc1. ^ 电流整定值是指用于过负荷和短路保护的热脱扣装置和“瞬时”电磁脱扣装置的动作电流。 2. ^ 大多欧洲制造商认为 IEC 60898 标准中的 50 In 高得不合实际 (M-G = 10 ~ 14 In)。 ab3. ^ 对于工业用途，IEC 标准没有规定值。上述值仅为通常使用的值。 断路器的其他特性 目录 [隐藏] , 1- 额定绝缘电压 (Ui) , 2- 额定冲击耐压 (Uimp) , 3- (A 或 B) 类和额定短时耐受电流 (Icw) , 4- 额定接通能力 (Icm) , 5- 额定运行短路分断能力 (Ics) , 6- 故障电流限制 , 7- 电流限制的优点 , 8- 备注 额定绝缘电压 (Ui) 这是电介质试验电压 (通常大于 2 Ui ) 和爬电距离所涉及的电压数值。 额定工作电压的最大值绝不可超过额定绝缘电压，即 Ue ? Ui。 额定冲击耐压 (Uimp) 该特征表现为试验条件下设备能够承受而不出失效的 kV 电压峰值 (规定的形式和极性)。 通常，用于工业用断路器 Uimp = 8 kV和家用型 Uimp = 6 kV。 (A 或 B) 类和额定短时耐受电流 (Icw) 如上简述 (断路器的基本特性)，依照 IEC 60947-2 标准，工业用低压开关设备有两类，A 和 B: , A 类通常为塑壳断路器，在“瞬时”短路电磁脱扣装置 (见图表 H35) 动作时不会有意延迟. , 为了从时间上同其他断路器有选择性，B 类可能会延迟断路器的跳闸，这时的故障电流要低于断路器 额定短时耐受电流 (Icw) (见图表 H36) 。这通常应用于大型开启式断路器以及某些重载塑壳型断路器。 Icw 是 B 类断路器是在制造商给定的时间内，能够承受热和电动力而不会造成持久损害的最大电流。 图表 H35: A 类断路器 图表 H36: B 类断路器 额定接通能力 (Icm) Icm – 为断路器在指定条件下及额定电压上能建立的最高电流瞬时值。在交流系统中瞬时峰值为 k 倍的 Icu (即额定分断电流)，该系数由短路电流回路 (见图表 H37) 的功率因数 (cos φ) 决定。 6 kA < Icu ? 10 kA 0.5 1.7 x Icu 10 kA < Icu ? 20 kA 0.3 2 x Icu 20 kA < Icu ? 50 kA 0.25 2.1 x Icu 50 kA ? Icu 0.2 2.2 x Icu 图表 H37: IEC 60947-2 规定对不同的短路电流功率因数值与额定分断能力 Icu 以及额定接通能力 Icm 之 间的关系 例: Masterpact NW08H2 断路器具有 Icu 为 100 kA 的额定分断能力。其额定接通能力的峰值 Icm 将为 100 x 2.2 = 220 (kA)。 额定运行短路分断能力 (Ics) 额定分断能力 (Icu) 或 (Icn) 是断路器能成功分断而不会被损害的最高故障电流。产生这种电流的可能性非常低，正常环境下，故障电流比断路器额定分断能力 (Icu) 低得多。 另一方面，大电流 (可能性较低) 在良好状态下被分断非常重要，这样在故障电路被修复以后，断路器能够立即重合闸。正是由于这些原因，工业用断路器确立了一种新的特性 Ics，以 Icu 的百分数表示，即:25%, 50%, 75%, 100% 。标准试验顺序如下: [1], O - CO - CO(在 Ics 上); , 按照上述顺序进行的测试旨在验证断路器处于良好状态，可在正常运行中使用。对于家用断路器，Ics = k Icn。系数 k 值在 IEC 60898 标准的第 14 号表格中给出。在欧洲，工业上实际使用 100% 的 k 系 数，因此 Ics = Icu。 故障电流限制 断路器的限流能力能够有效地阻止预期最大故障电流的通过，仅允许限定数值的电流通过，见图表 H38。 图表 H38: 预期和实际电流 断路器的制造商将限流性能以曲线的形式列出 (见图表 H39)。 , 图表 H39 a) 是限制峰值与预期故障电流交流元件的均方根值的坐标图。(“预期”故障电流指在断路器 没有限流能力时，可能通过的故障电流)。 2, 限流极大地减少了热应力 (与 It 数值成比例)还在图表 H39 b) 中以曲线的形式表示，这是它和预期 故障电流交流分量的均方根值的坐标图。 家用低压断路器以及类似的装置根据某些标准 (特别是欧洲标准 EN 60 898) 分类。限流断路器的一类由该 2类中规定的允许通过的极限 It 确定。 这时，制造商正常不会提供特征性能曲线。 图表 H39: 典型低压限流断路器性能曲线 电流限制的优点 断路器间的配合 使用限流断路器具有许多优点: , 电气装置，网络有更大的富裕能力:限流断路器极大地削弱了短路电流带来的有害效应。 , 减小热效应:极大地减少了导体 (绝缘) 发热，因此线缆的寿命也相应的增加了。 , 减小机械应力:降低电动斥力，降低变形、可能的破裂以及触点过多的烧损等风险。 , 减小电磁干扰效应: - 减小对测量仪器以及有关的电路、电信系统等的影响。 因此，限流断路器可以改善以下各项应用: , 线缆和布线; , 预制线缆主干系统; , 开关设备，从而延缓装置的老化。 例如 在预期短路电流为 150 kA 均方根值的系统中，Compact L 断路器将峰值电流限制为低于计算的预期峰值的 10%，热效应低于计算值的 1%。 在一个装置中，将限流断路器下游的几级配电实施级联，可以极大的节约。断路器间的配合中描述的级联技术能够大幅度的节约开关设备 (断路器下游可允许有较低性能的断路器) 和设计研究成本，高达 20% (总体上)。 Compact NSX 断路器的所有规格开关设备的直到全短路分断能力的选择性保护方案和级联技术都是重要的。 备注 1. ^ O 代表断开操作。 CO 代表一次闭合操作后跟随一次断开操作。 断路器的选择 目录 [隐藏] , 1- 断路器的选择 , 2- 不同环境温度情况下断路器额定电流的 选择 , 3- 无补偿型热磁脱扣器 , 4- 补偿型热磁脱扣器 , 5- 电子脱扣器 , 6- 瞬时或短延时脱扣阈值的选择 , 7- 根据短路分断能力要求选择断路器 , 8- 总断路器和主断路器的选择 , 9- 馈线断路器和终端断路器的选择 断路器的选择取决于以下因素:装置的电气特性、环境条件、负荷及 遥控要求以及所采用的通信系统类型。 断路器的选择 断路器的选择需要考虑以下几个因素: , 断路器所在装置的电气特性; , 断路器的使用环境:周围环境温度、位于配电亭或开关柜的外壳中、气候条件等; , 短路电流分断和接通能力; , 断路器操作要求:选择性脱扣、遥控要求和指示及相关辅助触点，辅助脱扣线圈以及它们之间连线的 要求; , 安装规定，特别是对人身的保护; , 负荷特性，例如电动机、荧光灯、LV/LV 变压器等。 以下是关于配电系统中使用的低压断路器的相关说明。 不同环境温度情况下断路器额定电流的选择 断路器的额定电流取决于其给定的工作环境温度，一般情况下为: , 家用型断路器为 30 ?C; , 工业型断路器为 40 ?C。 不同环境温度情况下断路器的性能与断路器的脱扣器的结构有密切的关系(见图表 H40)。 图表 H40: 环境温度 无补偿型热磁脱扣器 配有无补偿型热脱扣器的断路器，其脱扣电流值与环境温度有密切的 关系。 配有无补偿型热脱扣器的断路器，其脱扣电流值取决于环境温度。如果断路器安装在外壳内或者高温环境 (如锅炉房等) 下，引起断路器过负荷脱扣的电流值将明显降低。一般情况下，当断路器的工作环境温度超过参考温度值时，断路器的脱扣电流额定值将明显降低。因此，断路器制造商常常提供相关表格来说明不同温度情况下断路器的参数变化情况。从典型例可知 (见图表 H41)，环境温度降低，断路器的额定电流可能升高。图表 H27 显示的并排安装的小型模块化断路器，通常安装在小型封闭式金属外壳配电箱内，由于散热产生的相互温度影响，当带上正常负荷时，断路器的额定电流值通常需要乘以一个系数 0.8。 例如 iC65N 应该选择多大的定额, , 为了保护电路，预期最大负荷电流为 34 A; , 与其他断路器紧靠安装在封闭的配电箱内; , 环境温度为 50 ?C。 50 ?C 时 iC65N 额定电流值将由 40 A 降为 35.6 A 见图表 H41。考虑到断路器安装在封闭空间中的相互散热问题，应该乘以 0.8 的系数，即 35.6×0.8 = 28.5 (A)，该电流值与负荷电流值 34 A 不匹配。 因此，应该选择额定电流为 50 A 的断路器，考虑温度因素后其电流额定值为 44×0.8 = 35.2 (A)。 补偿型热磁脱扣器 这种类型的脱扣装置包括一个补偿用的双金属片，它允许将断路器的过负荷脱扣电流值可调在一个指定的范围内，该范围不受环境温度的影响。 例如: , 在某些国家，低压配电系统标准为 TT 系统，家用和类似装置由授权供电的进线处的断路器实行保护。 该断路器除了能够提供间接接触人身保护外，还能够在用户负荷电流超过供方 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 要求的电流值时，用 于过载保护脱扣;断路器 (i 60 A) 的温度补偿范围为,5 ?C ~ + 40 ?C。 , 电流定额 i 630 A 的低压断路器一般都配有范围为,5 ?C ,+ 40 ?C 的温度补偿脱扣器。 iC65N iC65H:曲线 C iC65N:曲线 B 和 C (参考温度:30 ?C) 1 1.05 1.02 1.00 0.98 0.95 0.93 0.90 0.88 0.85 2 2.08 2.04 2.00 1.96 1.92 1.88 1.84 1.80 1.74 3 3.18 3.09 3.00 2.91 2.82 2.70 2.61 2.49 2.37 4 4.24 4.12 4.00 3.88 3.76 3.64 3.52 3.36 3.24 6 6.24 6.12 6.00 5.88 5.76 5.64 5.52 5.40 5.30 10 10.6 10.3 10.0 9.70 9.30 9.00 8.60 8.20 7.80 16 16.8 16.5 16.0 15.5 15.2 14.7 14.2 13.8 13.5 20 21.0 20.6 20.0 19.4 19.0 18.4 17.8 17.4 16.8 25 26.2 25.7 25.0 24.2 23.7 23.0 22.2 21.5 20.7 32 33.5 32.9 32.0 31.4 30.4 29.8 28.4 28.2 27.5 40 42.0 41.2 40.0 38.8 38.0 36.8 35.6 34.4 33.2 50 52.5 51.5 50.0 48.5 47.4 45.5 44.0 42.5 40.5 63 66.2 64.9 63.0 61.1 58.0 56.7 54.2 51.7 49.2 Compact NSX00-250 N/H/L 配备 TM-G 脱扣器 16 18.4 18.7 18 18 17 16.6 16 15.6 15.2 14.8 14.5 14 13.8 25 28.8 28 27.5 25 26.3 25.6 25 24.5 24 23.5 23 22 21 32 36.8 36 35.2 34.4 33.6 32.8 32 31.3 30.5 30 29.5 29 28.5 40 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 50 57.5 56 55 54 52.5 51 50 49 48 47 46 45 44 63 72 71 69 68 66 65 63 61.5 60 58 57 55 54 80 92 90 88 86 84 82 80 78 76 74 72 70 68 100 115 113 110 108 105 103 97.5 95 92.5 90 87.5 85 125 144 141 138 134 131 128 125 122 119 116 113 109 106 160 184 180 176 172 168 164 160 156 152 148 144 140 136 200 230 225 220 215 210 205 200 195 190 185 180 175 170 250 288 281 277 269 263 256 250 244 238 231 225 219 213 图表 H41: 上表为使用未获补偿双金属片脱扣单元的断路器，对于温度的升/降定值表 电子脱扣器 电子脱扣器在温度变化情况下高度稳定。 电子脱扣单元有一个重要的优势就是温度的变化不会影响脱扣器的工作。 然而，开关设备本身有自己极限温升限制，所以制造商通常会提供一个基于环境温度的最大脱扣器允许电流值 (见图表 H42)。 此外，电子脱扣单元还可以提供信息以优化电力分配管理，其中包括能源效率与电能质量的管理。 抽屉式水平接线 H1/H2/H3 In (A) 2000 2000 2000 1980 1890 最大整定值 1 1 1 0.99 0.95 抽屉式垂直接线 L1 In (A) 2000 200 1900 1850 1800 最大整定值 1 1 0.95 0.93 0.90 图表 H42: Masterpact NW20 断路器温度降容 瞬时或短延时脱扣阈值的选择 下图表 H43 总结了瞬时或短延时脱扣器的主要特性曲线。 , 产生地短路电流的电源 (备用发电机) 低整定 类型 B , 长线路或电缆 标准整定 , 电路保护:一般情况 类型 C 高整定 , 保护产生高出是瞬变电流的电路 (例如:电机、变压器、电阻性负荷) 类型 D 或 K 12 In , 保护电机及相连的磁力启动器 (有过载保护的接触器) 类型 MA 图表 H43: 不同的瞬时或短延时脱扣器 根据短路分断能力要求选择断路器 安装低压断路器要求:在安装点上，短路分断能力 (或是与断路器相连 的电器的短路分断能力) 等于或大于计算的预期短路电流。 安装在低压装置断路器必须满足以下两条件中的任意一条: , 断路器具有额定短路分断能力 Icu (或 Icn)，该值在安装点应不小于计算的短路电流; , 如不是上述情况，断路器与上游网络中的电器相连，而该电器具有所需的短路分断能力。 在第二种情况中，两设备的特性曲线必须协调，从而保证通过上游设备的电能不超过下游设备以及相关电缆、电线、元件的承受能力，不以任何方式损害元件。该技术运用于: , 熔断器和断路器的结合; , 限流断路器和标准断路器的结合。 该技术被称之为“级联”(见断路器间的配合)。 总断路器和主断路器的选择 最小的变压器输出端的断路器，必须有足够的故障电流短路分断能力。 该故障电流要求大于通过其他变压器的低压断路器的故障电流。 单台变压器 如果变压器位于用户的变电所中，按照国家标准需要一个其断开的触点是可以清晰可见的，例如抽出式低压断路器 Compact。 例 (见下页图表 H44) 在用户变电所中，通过 250 kVA 高 / 低压 (400 V) 三相变压器为装置供电。哪种断路器类型适用于该装置的主断路器呢, In (变压器) = 360 (A) Isc (三相) = 8.9 (kA) 可调脱扣范围在 160 ~ 400 A，短路分断能力 Icu 为 50 kA 的 Compact NSX400N 适用于此种工作制。 图表 H44: 例，用户变电所中的变压器 ===多台变压器并联 ===(见图表 H45) , 每台低压配电柜馈线的断路器 CBP 必须能切断总故障电流 (该故障电流来自于与母线相连的全部 变压器)，即:Isc1 + Isc2 + Isc3; , 控制每个变压器输出的断路器 CBM 必须能对付最大短路电流，如 CBM1上游的短路电流 Isc2 + Isc3。 从这点来看，在上述情况下, 最小容量变压器的断路器将承受最大的故障电流量，同时最大容量变压器的断路器将通过最小的短路电流量。 , 必须根据相关变压器容量 (kVA) 额定值选择 CBM 的额定值. 图表 H45: 并联变压器 注意: 成功并联三相变压器的重要条件总结如下: 1. 一次侧到二次侧，所有并联运行的电压相位相同。 2. 一次侧到二次侧，所有并联运行的开路电压比相同。 3. 所有并联单元的短路阻抗电压 (Zsc%) 相同。 例如，容量为 750kVA，Zsc = 6% 的变压器和另一个容量为 1000 kVA，Zsc = 6% 变压器正确地分担负荷，也就是按它们的 kVA 额定值的比例自动承载。对于 kVA 定额比值超过 2 的变压器，不推荐并联使用。 图表 H46 指出了在大多数普通配置 (2 或 3 个具有相同 kVA 额定值的变压器) 中，断路器(在图表 H45 中，分别为 CBM 和 CBP) 承受的最大短路电流。它以下列假设为基础: , 变压器中压侧的三相短路功率是 500 MVA; , 变压器是标准 20/0.4 kV 配电型，其额定值如下表; , 从变压器到其低压断路器的电缆为 5 m 长的单芯电缆; , 每个进线 CBM 和馈线 CBP 间为 1 m 长的母线; , 开关安装于地上封闭式配电柜中，环境温度是 30 ?C。 此外，该表还说明了每种情况下 M-G 生产商推荐的断路器。 2 x 400 14 NW08N1/NS800N 27 NSX250H 3 x 400 28 NW08N1/NS800N 42 NSX250H 2 x 630 22 NW10N1/NS1000N 42 NSX250H 3 x 630 44 NW10N1/NS1000N 67 NSX250H 2 x 800 19 NW12N1/NS1250N 38 NSX250H 3 x 800 38 NW12N1/NS1250N 56 NSX250H 2 x 1000 23 NW16N1/NS1600N 47 NSX250H 3 x 1000 47 NW16N1/NS1600N 70 NSX250H 2 x 1250 29 NW20N1/NS2000N 59 NSX250H 3 x 1250 59 NW20N1/NS2000N 88 NSX250L 2 x 1600 38 NW25N1/NS2500N 75 NSX250L 3 x 1600 75 NW25N1/NS2500N 113 NSX250L 2 x 2000 47 NW32N1/NS3200N 94 NSX250L 3 x 2000 94 NW32N1/NS3200N 141 NSX250L 图表 H46: 多台并联变压器中总 (CBM) 和主 (CBP) 断路器分断的最大短路电流值 例 (见下页图表 H47) , CBM 断路器选择: 800 kVA 变压器，In = 1.126 A，Icu (最小值) = 38 kA (从图表 H46 得出)，对应表 CBM 为 Compact NS1250N (I cu = 50 kA)。 , CBP断路器选择: 图表 H46 中断路器所需短路分断能力 (Icu) 为 56 kA。 三个输出回路 1、2、3 推荐选择限流断路器NSX400 L、NSX250 L 和 NSX100 L，Icu 额定分断电流均为 150 kA。 图表 H47: 并联变压器 这些断路器的优点是: - 与上游 (CBM) 断路器的完全选择性; - 使用“级联”技术，使下游的元件更经济。 馈线断路器和终端断路器的选择 装置中任一点短路故障电流可以从表格中找到。 '使用图表 G40' 从该表中可以快速确定装置中任一点的三相短路电流值，从而可知: , 断路器上游某点的短路电流值; , 两点间导线的长度、横截面积和类型。 然后可以选择额定短路分断能力超过表中所列数值的断路器。 短路电流的详细计算 为了更准确的计算短路电流，特别是当断路器的短路分断能力比表中数值稍小时，可以使用 短路电流的方法进行计算。 只有一极有保护的两极断路器 (用于相线和中性线) 这种断路器一般仅仅只给相线提供过电流保护装置，它可以用于 TT、TN-S 和 IT系统。但是，在 IT 系统中还必须要考虑下述条件: , 图表 G67 中条件 (B)，用于在双重故障下保护中性线免受过电流损害。 , 短路电流分断定额:通常,一个两极的相线和中性线断路器必须能够在某一极上(相,相电压)切断双重 故障电流,这个双重故障电流不大于 10 kA 时，应等于安装点三相短路电流的 15%，而如果该电流超过 10 kA，则等于三相短路电流的 25%。 , 非直接接触保护:根据 IT 系统规定提供该保护。 短路电流分断额定值不够大 在低压配电系统中，特别是重负荷网络，有时会出现计算的 Isc 超过断路器的额定 Icu，或者系统上游改变导致其超过断路器的低额定值。 , 解决方法 1:检查其上游断路器是否为限流型并是否符合级联原理 (见断路器间的配合)。 , 解决方法 2:安装具有高额定值系列的断路器。只有在一个或两个断路器受到影响的情况下，该解决 方式才在经济上具有吸引力。 , 解决方法 3:在网络上游侧和对相应的断路器连接限流熔断器 (gG 或 aM)。但是必须考虑到: - 有适当的熔断额定值。 - 除了特定的 IT 系统外，中性线上一般没有熔断器。在 IT 系统中，双重故障会在中性线中产生一个电流，这个电流会超过断路器的短路分断额定值。此种情况下，中性线熔断器的熔断必须要触发所有相线上的断路器跳闸。 断路器间的配合 目录 [隐藏] , 1- 级联 o 1.1- 级联技术的定义 , 2- 实施条件 , 3- 级联的优点 , 4- 选择性脱扣 (选择性) 原理 o 4.1- 基于电流水平的选择性:过载保护 o 4.2- 基于梯级延时的选择性:低短路电流保护 o 4.3- 基于方法 1 和 2 相结合的选择性 o 4.4- 基于电弧能量水平的选择性:高短路电流保护 级联 “级联”技术使用限流断路器,使所有下游的开关设备，线缆和其他电路 元件可明显降低运行性能要求 (其它方法则不能降低)，从而减化装置 和降低费用。 级联技术的定义 限流断路器能够限制通过的短路电流峰值，因此,同正常情况相比，大大降低了其下游全部电路的开关设备和电路元件的短路分断能力、热承受能力和电气,机械承受能力。减小设备的物理尺寸和降低性能要求会带来实际的经济利益，简化安装工作。需要注意，尽管发生短路时，限流断路器对下游网络有增加电源阻抗的作 用 (很明显)，但是在其他的情况下没有此种影响，例如启动大型电机 (这时，需要低电源阻抗)。具有强大限流性能的紧凑型限流断路器 NSX 系列特别值得关注。 实施条件 一般而言，需要试验室的试验以保证满足国家标准要求履行的条件， 而制造商必须提供可兼容的开关设备组合装置。 大多数国家标准允许使用级联技术，其条件是限流断路器的允许通过电能小于所有下游限流断路器和元件在不受损害的情况下所能承受的电能。 实际上，只有通过实验室试验才能验证。制造商会完成该试验，并提供表中的各种信息。这样，使用者就可以在所推荐的断路器组合装置的基础上有把握地设计级联系统。作为例子，图表 H48 所示为 230/400 V 或 240/415 V 三相装置，其上游电路中安装了限流断路器 NSX250N、H 或 L，在此情况下可能使用的级联断路器类型为 C60, DT40N，C120 和 NG125。 上游(限流)断路器的短路分断能力 150 NSX250L 70 NSX250H 50 NSX250N 下游断路器的短路分断能力(受益于级联技术) 150 NG125L 70 NG125L 36 NG125N NG125N 30 C60N/H<=32A C60N/H<=32A C60N/H<=32A 30 C60L<=25A C60L<=25A C60L<=25A 25 C60H>=40A C60H>=40A C60H>=40A C120N/H C120N/H C120N/H 20 C60N>=40A C60N>=40A C60N>=40A 图表 H48: 例:230/400 V 或 240/415 V 三相装置的级联可能性 级联的优点 限流对所有受限流断路器控制的下游电路都有好处。 级联原理没有限制条件，也就是说限流断路器可以安装在系统中的任意一点，否则，其下游电路将有不合适的额定值。 其好处是: , 简化短路电流计算; , 简化结构，即有更宽的下游开关和设备选择范围; , 使用轻载工作制的开关设备和电器，同时节约相应费用; , 节约占用的空间，因为轻载工作制的设备一般体积较小。 选择性脱扣 (选择性) 原理 选择性可以是完全的或部分的。它建立在电流大小原理、时间原理以 及两者结合原理的基础上。近来的发展建立在逻辑技术的基础上。梅 兰日兰系列 (专利产品) 利用了限流和选择性两者兼有的优点。 故障情况下自动化保护设备可实现选择性;如果在装置的任何一点发生故障，紧靠故障上游的保护装置会进行清除，与此同时，其他的保护装置保持不受影响 (见图表 H49)。 图表 H49: 完全和部分选择性 如果断路器 B 的最大短路电流 (IscB) 不超过断路器 A 的短路脱扣整定值 (IrmA)，断路器 A 和 B 属于完全选择性。这时，只有 B 跳闸 (见图表 H50)。 图表 H50: 断路器 A 和 B 之间完全选择性 如果断路器 B 最大可能短路电流超过断路器 A 的短路脱扣整定电流值，则选择性是部分的。在这种最大值的情况下，A 和 B 都要跳闸 (见图表 H51)。 图表 H51: 断路器 A 和 B 部分选择性 基于电流水平的选择性:过载保护 (见图表 H52a) 通过从下游继电器 (低整定值) 到电源 (高整定值) 设定脱扣阈值为逐步梯级水平，可实现此方法。根据具体 情况，选择性可以是完全的或部分的，如以上例子所示。 按照经验，可以实现选择性: , IrA/IrB > 2. 基于梯级延时的选择性:低短路电流保护 (见图表 H52b) 通过调整延时脱扣器实现此种方法，这样下游继电器动作时间最短，电源方向的延时越来越长。 在所示两级结构中，上游断路器 A 的延时要长到足够保证断路器 B 的完全选择性 (例如:Masterpact 的电 子脱扣单元)。 基于方法 1 和 2 相结合的选择性 (见图表 H52c) 在电流水平的方案上增加延时，可以提高总体的选择性的性能。 上游断路器有两个高速电磁脱扣阈值: , Im A 延时磁脱扣或短延时电子脱扣; , Ii 瞬时脱扣若有 IscB < Ii (瞬时)，选择性是完全的。 a) b) c) 图表 H52: 选择性技术 基于电弧能量水平的选择性:高短路电流保护 Compact NSX (限流断路器) 系列中使用的技术对实现完全选择性特别有效。 原理:当断路器 A 和 B 检测到大短路电流时，其触头同时断开，结果电流得到很大的限制。 , B 点高电弧能量引起断路器 B 脱扣; , 于是，A 点电弧能量受到限制，而不足以使断路器 A 脱扣。 如果断路器 A 和 B 之间的容量比大于 2.5，根据经验，Compact NSX 间的选择性就是完全的。 用户变电所的高/低压选择性 目录 [隐藏] , 1- 基于电流水平的选择性 , 2- 电流选择性 o 2.1- 选择性 o 2.2- 时间选择性 o 2.3- 选择性 o 2.4- 施耐德断路器 (带电子脱扣单元) 各级选择性保护的实际例子 , 3- 限流的能量选择性 , 4- Compact NSX 基本的完全选择性 , 5- 逻辑选择性 或 区域选择性连锁 , 6- 原理 , 7- 操作 o 7.1- 选择性优点 基于电流水平的选择性 用瞬时电磁脱扣器的阶梯式电流整定，实现电流水平的选择性。 断路器，最好是限流型的以及用瞬时磁脱扣器阶梯式电流设定可以实现电流水平的选择性。 , 下游断路器不是限流型的。 此时完全选择性实际上是不可能的，因为 IscA ? IscB，所以两个断路器一般会同时跳闸。这时为部分选择性， 而且仅限制在上级断路器的 Irm 内，见图表 H51。 , 下游断路器是限流型的。 使用限流断路器 B 可以改善选择性脱扣性能。 断路器 B 的下游电路发生短路，受限制的峰值电流 IB 会引起 B 的 (适当调整过的) 电磁脱扣器动作，但 不足以引起断路器 A 脱扣。 电流选择性 它与上、下两级串联断路器的长延时脱扣曲线直接相关 图表 H53: 电流选择性 选择性的极限电流Is是: , Is = Isd2 如果 Isd1 与 Isd2 的值非常近或者紧紧相连 , Is = Isd1如果 Isd1 与 Isd2 的值相差足够大 符合以下规则可以保证电流选择性: , Ir / Ir2 < 2，怀疑此处应该为大于号 , Isd1 / Isd2 > 2 选择性的极限电流是: , Is = Isd1 选择性 如果 Is > Isc (D2)，即 Isd1 > Isc (D2)，此时具有完全选择性。 一般来讲这意味着: , Isc (D2)的值相对较低 , 断路器 D1 and D2的额定电流值相差很大 电流的选择性通常用在终端配电回路中。 时间选择性 选择性基于“可整定的”断路器的脱扣延时时间(在一些国家)。 这些断路器的动作相对简单同时上下级串联的几个断路器的瞬动是有 时间间隔的 它是电流选择性的补充，取决于每一段脱扣曲线的时间。它是由断路器 D1 的短路短延时 (ST) 的脱扣时间延迟来实现的。 图表 H54: 时间选择性 D1 (Ir1, Isd1) 和 (Ir2, Isd2) 的阈值是根据电流的选择性来实现的。 这种选择性的的电流限制意味着 Is 至少要等于D1的瞬时值li1。 选择性 有两种可能的应用: , 在末端或中间级馈线 A 类断路器可用于上级断路器的延时脱扣。电流选择性得到扩展且达到上级断路器的瞬时极限值li1，即 Is = li1。 如果Isc (D2)不是很大 (仅指末端配电)，就可实现完全选择性保护。 , 用于MSB的进线和馈线 在这种配电水平级，优先考虑供电的连续性，可以通过安装 B 类断路器进行延时分断。 这些断路器很高的热耐受能力 (Icw,50,Icn 当 t =1s) :Is=Icw 即使在Isc (D2) 很大时，时间选择性仍然可以实现完全选择性保护 Icw1 > Icc (D2). 注:使用B型断路器意味着装置要承受很高的电动应力和热应力。 因此这些断路器都具有可调的或者可以关闭的速断保护电流Ii，用以保护母线。 施耐德断路器 (带电子脱扣单元) 各级选择性保护的实际例子 "Masterpact NT 对于任何的塑壳 Compact NSX 断路器具有完全选择性。即下级断路器在任意短路电流值达到其分断能力时会跳闸。此外，所有的 Compact NSX CBs 具有完全选择性只要壳架电流之比大于1.6以及额定电流的比率大于2.5 就可以实现。此规则同样适用于再下一级的微型断路器 Multi9 (见图表 H55)。 图表 H55: 施耐德断路器的4级选择性:Masterpact NT、Compact NSX和Multi9 限流的能量选择性 基于逻辑技术的选择性方案是可行的，它使用配有电子脱扣器 (特别设 计) 的断路器Compact、Masterpact并通过控制线相连 利用上级断路器A的脱扣动作来帮助下级断路器B分断电流，则在两只设备之间实现了级联。 选择性实现的极限电流Is等于断路器B的极限分断电流，在此电流下两个设备均脱扣。 能量选择性技术在Compact NSX 断路器上的实现可以提高此限制电流达到比下级断路器B的极限分断电流更高的值。 原理如下: , 下级断路器B检测到大电流时，断路器分断非常快 (<1 ms) 从而实现了限流。 , 上级断路器A检测与其分断能力相比有限的短路电流电流，此电流引发断路器触头斥开，由此产生的 弧电压提高了断路器的限流能力，上级断路器产生的电弧能量不足以使断路器脱扣。因此，断路器A可 以帮助断路器B脱扣，自己却不脱扣。限流值高于 B 断路器Icu就具有完全选择性，可以降低电气设备 的成本。 Compact NSX 基本的完全选择性 Compact NSX的主要优点是提供了两个串联设备的完全选择性，如果: , 两脱扣单元的电流定额比率> 1.6; , 两断路器的额定电流比率 > 2.5。 逻辑选择性 或 区域选择性连锁 这种选择性的获得要用配有电子脱扣单元的断路器(Compact, Masterpact):仅当控制器件发生短路短延时或接地故障保护时，通过逻辑选择性实现保护选择性。对于断路固有的瞬时保护没有限制 。 , 时间延时:没有准则，但是时间选择性是基于响应时间的不同，这个延时时间必须满足 (ΔtD1 , ΔtD2>ΔtD3) , 阈值: 没有可遵循的阈值准则，但是装置的基本保护等级必须满足(IcrD1,IcrD2 , IcrD3) 注:这种技术能够保证实现相同容量断路器的选择性。 原理 逻辑选择性功能是通过在控制线上传递信息来实现的: , ZSI输入: - 低电平(下级没有故障): 保护在具有最小延时的状态下待机(y 0,1 s)。 - 高电平(下级断路器发生故障): 与其相关的保护功能按照设定延时。 , ZSI 输出: - 低电平:脱扣单元没有检测到故障且不发出信号。 - 高电平:脱扣单元检测到故障并发出信号。 操作 控制线连接每个串联的保护设备， (见图表 H56)。当发生故障时，距离故障最近的断路器(检测到故障信号) 向上级断路器发送信号 (高电平输出) 并且迫使上级断路器进入自然延时状态(高电平输入)。 断路器只要没有收到故障命令(输入的低电平)，就会进入瞬时脱扣状态。 图表 H56: 逻辑选择性 选择性优点 这个技术可以满足: , 容易实现三级或以上的选择性; , 在发生上级母线直接断路的情况下，对比时延性保护设备，极大的减小电动及热应力。 所有的保护瞬时实现 , 容易与下级非选择型断路器实现选择性。