低压断路器额定电流的选择

低压断路器额定电流的选择 0 ：一 0 ‘} ：：‘ · ^ ’ 经验交船：墨运般求 (2ool N 2) 论低压断路器额定电流的选择及其过电流保护范围连理枝 (杭州之江开关厂 3I1234) 【摘要】对低压断路嚣使用于干线、支线中不同负载的额定电流选择以及不同类型断路线的过电流(过载、短路等)保护动作和不动作整定电流的内涵作了较全面的阐述。关键词低压断路器额定电流过电流保护 The Choiee of the Rated Current jn Low Voltage...

0 ：一 0 ‘} ：：‘ · ^ ’ 经验交船：墨运般求 (2ool N 2) 论低压断路器额定电流的选择及其过电流保护范围连理枝 (杭州之江开关厂 3I1234) 【摘要】对低压断路嚣使用于干线、支线中不同负载的额定电流选择以及不同类型断路线的过电流(过载、短路等)保护动作和不动作整定电流的内涵作了较全面的阐述。关键词低压断路器额定电流过电流保护 The Choiee of the Rated Current jn Low Voltage Circuit Breaker and Its Ovet-Current Protection Range Lian Lizht (Hang Zhou Zh[Jiang Sw[tc ear Works) [Abstract] This article diseu~sea the choice of rated current when low vo Ltage circuit breaker is used in main or branch lines The author make~a study on the overcurrent(overload．shottcireuit．etc．)protection in various circuit breakers and the[mention of static adjusting CllrrenL Key Words low voltage circuit breakerl rated Ctlrreltl"，overcurrent protection 由于低压断路器有多种类型(配电用、电动机用及家用和带剩余电流保护等)，使用的电路众多 (干线、支线、单机配套、电路末端等)．保护的负载门类不同(电源、电缆、电线、用电设备等)，因此，它们的额定电流选择及过载、短路等保护的电流整定值也有较大的差别。一、断路器的额定电流和整定电流 GB／T2900 18—1992《电工术语低压电器》划额定电流、整定电流的定义：断路器的额定电流，n是指：“在规定条件下，保证开关电器(断路器)正常工作的电流值”，它又称断路器脱扣器额定电流。断路器的整定电流(又称过载脱扣器的电流整定值)是指：“脱扣器调整到动作的电流值”。它以，r 表示。，r的意义为÷，例如过电流整定到【l 额定电流的 1，2、1．3、5、1O倍，就写 Ir=1 2In、 1．3，n、5In、10In⋯⋯等等。现在一些电子脱扣器或智能型断路器，它的过载长延时额定电流是可调式的，例如 DW45智一 26 一能型万能式断路器，其可调范围是(0．4～1)倍额定电流．如额定电流为630A的智能控制器，用户可在 252A～630A中调．所调整后的电流，其实仍是额定电流：目前存在的问题是把整定电流和额定电流混为一谈有时因概念不清．会使用户与制造厂发生误解，影响供货。国家标准对低压电器的额定电流分圾．是按 ‘ 1O(1．25)优先系数来选择的：一方面是符合和满足最大线路和电器元件额定电流的需要；另一方面是为了标准化，以取得最佳的使用导体及加工(装配)的效益。因此它所规定的级别是：6，3 (6)A、8A、10A、12．5A、16A、20A．25A、32A、40A、 5OA、63A、80A、100A、125A、160A、200A、250A、 315A、300A⋯⋯j这种规定优点是标准化、系列化，缺点是对大多数电器开关而言．它无法调节，有时只好选高一级额定电流，如线路计算负荷为 140A，则只能选【60A规格．因此在一定程度上影响它的保护性能。但是自从电子脱扣器和智能化脱扣器问世后，额定电流可由制造厂按用户需要调节或者用户自已调节．就解决了这个问题。维普资讯 http://www.cqvip.com (2001 NQ 2) 墨逮城求二、额定电流和选择 1配电保护型断路器额定电流的选择所谓配电型。是指在低压电网中专作电能分配的断路器。它包括电源总开关和负载的支路开关。除了通常说的断路器的额定电流≥线路计算负荷电流之补，还应视配电性质和它的特点而定。断路器过载长延时保护基准电流(断路器的额定电流)≤导线的容许载流量(允许持续载流量)。导线包括裸线和绝缘的电线和电缆，对采用电线电缆的，可取电线电缆容许载流量的8O％对具体线路来说： I)低压干线假设，电线的容许电流为，z，一般设备的额定电流为』L，电动机额定电流，断路器的额定电流为 n a)一般设备(除电动机处) ，z≥∑，I_． n≤ z b)线路负载中包括电动机当 ∑f1l≥∑ M时， ≥∑f【_+∑k 当 ∑，1 <∑fM时，(∑ ≤50A时)，Iz≥∑，L +1．25Ek ；当 ∑f【_<∑ 时，(= >50A 时)， z≥∑，ll + I．I∑1M：选择 n≤3∑ +∑ l或，n≤2．5Iz=值中较小值( >100A时可选择邻近高一等级额定电流值的断路器) 2)对于分支线路 a)一般设备(除电动机外) 当 ≤50A时如果导线的截面积为 2mm (导线直径 1 6ram)，In≤2DA；导线截面积为5．3ram (导线直径 2．6ram)．In≤30A；导线的截面积为 14mm2 (导线直径 4．2mm)，In≤50A；当，．>50A时，可选用与 ^值最接近的高一等级额定电流值 n。 b)配电型断路器保护线路中仅有电动机当 ∑ ≤50A时， ≥1．25E1M 当 ∑ ≥50A时， ≥1．1∑ ：一’‘：。 }’ - 。：．． j 经验交船。 ‘ t {⋯ ．÷ ．．rII．；．：．．+ ．+ ．选择 n≤2．5， ( >100A时可选与，z的邻近或高一等级的额定电流值 n) 因考虑电网电流的正常波动范围(上限为 + 5％，下限为0)，故断路器在 1．05In是不允许脱扣(动作)的。 2 电动保护型额定电流的选择电动机保护的任务和目的是保护电动机的绕组，而与它的导线无关。因此，断路器的额定电流 = 电动机的额定电流。即 In= 为满足电动机的工作需要，当电流为，n时，断路器不允许脱扣。 3 家用或类似场所用过电流保护断路器这种断路器主要使用于民用建筑电气(民用住宅、办公楼、公共场所等) 其选择原则是： 63A时)。一 27 — 维普资讯 http://www.cqvip.com ：‘ ‘：一：。：_’：一。：一：‘：- 土经验交流 - · ．：一；--：⋯ - · ；· ：⋯ ’ 墨通般 (2001 No 2) ， J定在 1．3倍是为了保护电源(变压器或发电机)及电线、电缆的需要也就是说，．必须小于或等于电源和电线、电缆允许承受的过电流及其持续时间。按 GB1097标准生产的油浸式变压器允许过负荷运行的时间见表 l、表2，不明标准的变压器允许过负荷倍数及时问见表3，干式变压器可参照表 1表 2或按制造厂提供的数据。表 1 l 苎垂堕生塑垫墨堕 l! l l塑【 L 表2 油浸自然循环冷却变压器过负荷允许时间(h：咖in ＼＼境温度℃ 蕤 0 【0 20 30 40 J 1 1 24：00 24：O0l 24 00 i9 O0 7 00 1： 24 O0 24 O0ll3 00 5：50 2：45 I， 23：00 1(1 o0 l 5：O0 3：O0 t：30 1．4 8：00 5．10 3：10 i 45 0 55 1 5 4：45 3 i0 2：l0 1：i0 0：35 ：： 2 0 0：40 0 22 l 0：il 0：06 ／表 3 不明标准的变压器允许事故过负荷允许时间 rain 30 I5 5 3 5 5 l过负荷丘许的持续时阃 JI20l I 7 l1 I 关于电缆在短时过负荷所允许的电流按以下原则确定：电缆在事故情况或紧急情况下，允许通过短时过载电流，一般的过载时间不超过 2h。对于 3kv及以下电缆允许过载 lO％；6～IOkV电缆允许过载 15％；20kV以上不允许过载。在正常运行下，10kV及以下的电缆，如果在过载前 5h的负荷率符合表4的规定．则其允许过载的倍数和过载~,IIN也如表 4所示表 4 导蚌过载前 5h内的负荷率％】 O 50 70 截面过载时间 h：rain 过载时问 h‘m n 过载时问 h rain 积nlm2 o 5 I 1 0 5 1 0 5 【 50～95 i 15 l t20～24d i 25 l 【．2 J 240 上 l 45 1 2 1 4 1．15 1 3 l 表 4数据不全，对于导线截在 50m 及以～ 28 一下，现在导线厂家已经对其过载率提高到 145％，过载时间在 Ih或 2h。将电源和电缆、电线等允许过载倍数和持续时间取一定平均值，并规定断路器在，为 1．3，n时随，n的大小，确定脱扣时间为≤1h或≤2h，是符合实际的： (旧标准JB1284—85(低压断路器》是等效采用 IEC157—1的，它的整定电流是：当 I ≤63A 时， =1．35，n，，n>63A 时1， l=1．25，n。从 1989年起 IECI57—1已被 IEC947—2代替， JB1284—85标准已被淘汰，由GB14048．2替换。，．均规定为 1．30Ir，动作时问不变)。 2)可返回特性可返回特性表示，断路器在一定的电流整定值下，通电且延续一定时间(称为可返回时问)，再将此电流返回到断路器的额定电流(或0．9倍额定电流)，保持2--4倍可返回时间，断路器不脱扣 (跳闸)的特性。目的是考核断路器能否躲过线路中电动机的起动电流。配电保护型断路器，又称线路保护型。前述的主干线或分支线路中是既有电热设备、各种控制电器、家用电器、以及静电电容器等其他耗电设备，又有大大小小的各种电动机，而各种电动机，一般是不可能同时起动的。因此可返特性的电流整定值取3，n(这是无数线路的实测数据)。它的可返回时间确定为大于线路中最大容量电动机的起动时问。断路器的标准对不同额定电流下的可返回时问分为：当，n≤63A时是 5s，63A200A时为 12s。(而一些带特重负荷的电动机。可返回时问可能超过 12s) 3)短路短延时特性短路短延时是为线路保护的选择性需要而设置的，如果支路选用元短路延时性能的塑壳式断路器，一旦支路发生短路故障，此短路电流也流过其上一级的干线支路或干线，倘干线支路也是选用无短延时的断路器，则支路发生短路故障，支路及其上级干线支路或于线上的断路器同时分断，就使干线支路下面的无故障电路一起被切断，“城广I失火，殃及池鱼”这在电网配电中显然是一个很 ’ 大的问题。为解决好这个问题。上一级线路设置了具有短路短延时特性的三段保护性能的断路维普资讯 http://www.cqvip.com (2001 N 2) 墨逗然术器，其延时时问可以是 O．1 s、0．2s、O．3s和 0．4s。支路发生短路，其断路器可在 20ms内切断电路，而上一级延时只要 0．1s(100ms)，就可躲过下级的短路故障。与短路短延时一起考核的是短时耐受电流(／cw)，通常它是最大的短路电流，延时 1s 时问，断路器应不动作：经此短路短时耐受电流试验后，断路器不因相问产生的电动力而遭机械损坏，也不致因极大的』i2t而使温升提高破坏零部件的绝缘性能。短路短延时动作电流整定值 ≥1．1×(f1 +1．35k，M) (1) 式(1)中：，I——线路计算负荷电流； k——最大一台电动机的起动电流倍数；，M——最大一台电动机的额定电流。假设，为 250A，线路中最大一台电动机的功率为50kW，，M为 100A，k为6，按式(1)计算 ≥1．1(250+1．35×6×100)：1060A ≥4．24In 应根据电网线路上下级配合的需要来确定的值及其延时时问，同时短路电流值应小于同一断路器的瞬时动作整定值。 DWI5-1600的短路短延时电流为(3～l0) ，n， DW15-2500、4000的短路短延时电流为(3～ 6)In 短延时时问为0．2s或0．5s ME型短路短延时电流为(3～12)，n 短延时时间为0～0．3s可调 DW45型短路短延时电流为(0．4～15)In 短延时时间为O。1 s、0．2s、0．3s,0．4s可调以上均为万能式(框架式)断路器。传统的塑料外壳式断路器只有过载长延时和短路瞬时的二段保护，近年随着技术的发展，塑壳式断路器也具备短路短延时的功能，例如杭州之江开关厂研发生产的HSZ1及 HSMlz智能型塑壳式断路器均有三段保护(过载长延时、短路短延时和瞬动)。HSZ1和 HSMz的短路短延时电流都是 5，n，短延时时问最大为 0。8s(HSZ1)的呻 _I， ‘^_-。’’ ‘： ’ ‘_- ． ! 经验交 j ‘ ’ ．÷ ．、} + ．‘ { }．；⋯：．．． 0。1S、0．15S、 0．2s、0。25s、0．3S、 0．35s、0．4s (HSM1 z)。 4)瞬时动作电流整定值(短路保护) 瞬时动作电流整定值， ≥ 1。1(，I+ k1kIMm) (2) 式(2)中：，I——线路计算负荷电流； kl——电动机起动电流的峰值系数，kl： 1．7～ 2； k——最大一台电动机的起动电流倍数； m——最大～台电动机的额定电流。峰值系数是指电动机短路电流的第一半波的最大峰值与其周期分量有效值之比。假设：JL=250A，k取 7(Y型电动机)，km 是最大一台电动机的额定电流，如功率为75kW，，M为 140A， U， ≥ 1．1(250+2×7×140)= 2431A。约是 1O倍 ln~．2500A 当断路器的，n≥400A时．由于它所保护线路中的电动机，大部分是采用减压起动器或星一三角起动器起动的，因此起动电流倍数降得很多，例如选自耦碱压起动器，则电动机的起动电流分别是 4．48 (当输入电压为 80％ Ue时)或 2．96 (当输入电压为 65％Ue时)，而星一三角起动器起动，其起动电流为 1／3×7=2．33 ，鉴此，断路器的瞬时动作值可以取5，M[如以式(2) 讨算，设电动机为 Y型，llOkW，其，M为 204A，计算结果分别是 4．46，M(接 65％和 5．37 (接80％u )，平均为4．91，M]。如果断路器所保护的线路中某些电气设备特别是一些电子设备，承受过载和短路的能力较差，则，还可以取得更低，例如DW45智能型万能式断路器的瞬动倍数是，至50kA或75kA，且瞬时动作电流整定值可由用户自行调节。 2 电动机保护型断路器电动机保护型断路器有两类，一是通常称仅有瞬时动作(短路电流动作)保护，而无过载保护功能的断路器，它是作为接触器、热继电器的后备保护之用的，不负担正常的合分操作；另一类是既一 29 ～维普资讯 http://www.cqvip.com · '‘ 。 }- 一 ‘ ：一 }· }‘ r ’· 一t |J ! 经验交蔗： ^ ，．； · · ；·÷ ·{ ·‘，÷ · 。墨道皱术 (2ool NO 2) 有过载、短路保护，又能作不频繁分合电动机线路的。我们所要论述的是后一类的断路器。 1)过载保护特性 IEC60947—4和我国的 GBI4f148．4(低压开关设备和控制设备：低压机电式接触器和电动机起动器)标准规定电动机保护型断路的过载(，．) 特性为： 1．0In ≥2h不动作(不脱扣)； 1．2In 2h之内动作； 1．5in 分别为 2、4、8、12rain内动作(相应级别为10A、10、20、30)； 7 2，n(可返回特性)动作时间为丁D 2s 方案是，作出通以不同的过载电流，在达到 0n(电动机的额定温升，即通电后达到的稳定温度与环境温度之差)、(0rn允许的绝缘耐热温升，取 75。C)以及 0m+】0o(：时，过载电流与允持续时间的关系。结论是：通以 1．0In(In： )+长期不动作，通以 1 2In，小于20rain动作(，n≤25A)时或 15min动作(In>25A时)；通以 1．5In，4rain动作(，n≤ 25A)或3min动作(In>25A)；通以6In分三级．1 级大于 5s，2级大于 8s，3级大于 30s(可返回时问)。以上试验中，1．0In～6In时是冷态，而 1，2In和 1．5In时是热态。从试验状况来看，尽管试验的是J2和J02型旧型电动机+试验时间又是 1974年，但基本上符合当时的IEC标准和机械部(JB)标准。 7．2 n，这也符合新型的电动机的情况我国的 Y系列电动机的起动电流倍数．大抵在6、6．5、7，且 7，的数量也相当多(Y系列与国际是接轨的)+为了躲过电动机的起动+电流设置 7．2In的 rp(可返回时间)，且分为10A、10 20、30等级，也适合于不同的电动机负载 2)电动机保护无短路短延时特性(没有必要设置) 3)瞬时动作电流的整定值(短路保护) ，f3=k，’St (3) 式(3)中 j ——断路器的瞬时动作电流整定值； k——可靠系数，这是考虑电动机的起动电流的误差和断路器瞬动误差，k取 1．2；， st——电动机的全起动电流，是尖峰(峰值)电流。应提请注意的是+无论是那种型式的断路器，瞬动机构(电磁铁或电子脱扣器、智能脱扣器)的动作电流都是峰值电流+I'st是峰值系数与起动电流的乘积，峰值系数为1．7～2，因此 I'st：(1．7～2)／st，fst — 般为6In( )，故 =1．2(1．7--2)×6In，lr3= l2．24，n或14．4In，如果起动电流为7 (h)，则为(14．28～16．8fn)，由此确定+一般的保护电动机断路器的瞬动电流整定值平均在8～l5倍电动机额定电流，断路器的标准采用121n。有一些特殊情况．例如电动机在切断电源后再接通，当切断电源而电动机尚未停下，就带有残余电压，如残余电压与再接通的电源相位一致则叠加，会造成再起动瞬间的冲击电流，此电流可达 I7In及以上。另外电力机车用的电动机，因火车爬坡，负载加重，此时电动机起动，其起动电流倍数将达 l4，n。遇有这种特殊情况，用户应向制造厂申明，作特殊订货。上述的电动机保护型断路器瞬时动作电流整定值，适合于鼠笼型电动机的，而绕线型电动机，则应整定在(3～6)倍，n。 3．家用或类似用途过电琉保护断路嚣 1)过载电流的保护新的标准对可返回特性从 6In提高到用) 一 30 一适台于家用和类似用途的导线(电路末端其生产厂家将有限时间内的导线过载率规定维普资讯 http://www.cqvip.com (2001 N2 2) 墨通皱为45％，即导线在有限时间内的发热量比，z大一倍[(I．45，z) R=2．1o R](1 45Iz也是考虑线损之故．配电用的过载电流定在 1．3，z= 1．3In．线路末端应是 1．3×1．125≈1．45In)。这个有限时间，按实测，最大应不超过 1h(tz≤63A) 和 2h( >63A)．否则将引起绝缘热老化。家用或类似用途过电流保护断路器(典型产品有 DZI2、C45N、PX200C、HSM8等)的标准规定：1 45In(In≤63A)，应在 1h或2h内动作(脱扣)。家用场所的受电电器中，还有一些小型电动机(一般在 7．5kW 及以下)，因此，需要考虑断路器躲开小电动机起动时的起动电流，为此，断路器的过载保护还规定了2．55，n时在 1 s～60s(，n≤ 32A)和 ls～120s(In>32A)动作。 2)瞬时动作电流的整定值(短路保护) 断路器应能承受的 }．r2 应符合下式的要求 J ， f

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