低壓配電系統中斷路器及配出導線截面的選擇

摘要:主要論述了斷路器的選取、斷路器與斷路器級間配合以及斷路器配出導線截面的選擇。通過理論公式說明斷路器的整定電流是選取斷路器的一個重要參數，斷路器級間配合確保斷路器能夠可靠地分斷故障電路，另外根據斷路器的脫扣器脫扣電流說明如何合理的選擇導線截面。

關鍵詞:斷路器 整定電流 斷路器級間配合

0 引言

在低壓配電系統中，通過設置保護電器實現短路保護、過負荷保護以及接地故障保護，從而防止因間接接觸帶電體而導致人身電擊，線路故障導致過熱造成損壞，甚至導致電氣火災，所以保護電器是很重要的環節，筆者結合理論知識和實際工作中的選型經驗，探討關于低壓配電系統中斷路器選擇、斷路器級間配合、根據斷路器的額定電流選擇導線截面等幾個相互有聯系的問題。首先給出幾個概念，以更好理解斷路器選型原則。

1 斷路器的技術參數

1.1 低壓斷路器額定電流 在早期的《工廠常用電氣設備手冊》中，斷路器額定電流In是額定持續電流，也即脫扣器能長期通過的電流，對可調式脫扣器為可長期通過的最大電流;而在第三版的《工業與民用配電設計手冊》中，斷路器額定電流包含兩個概念:斷路器殼架等級額定電流和斷路器額定反時限電流，斷路器額定反時限電流是指過電流脫扣器額定電流，其實過電流脫扣器額定電流和工廠常用電氣設備手冊中的斷路器額定電流表達同一個意思，而廠家產品選型樣本中的斷路器額定電流是應指斷路器的脫扣器額定電流。

1.2 斷路器殼架等級額定電流 斷路器殼架等級額定電流用基本幾何尺寸相同和結構相似的框架或塑料外殼中，能安裝的最大脫扣器額定電流表示。

1.3 脫扣器的整定電流 脫扣器的整定電流也即脫扣器的電流整定值，它主要用在低壓斷路器的選擇上。對于瞬時或短時過電流脫扣器而言，在達到電流整定值時應瞬時或在規定時間內動作，這里就可以理解為整定電流就是脫扣器的動作電流，但對于長延時過電流脫扣器的整定電流就不能理解為動作電流。在選擇斷路器時，根據脫扣器形式的不同、用電設備的差異，脫扣器整定電流的界定也不同。

2 低壓斷路器的選擇

2.1 低壓斷路器的脫扣器額定電流INz的確定

式中Ijs— 線路的計算電流，A。

2.2 瞬時過電流脫扣器的整定值 配電用低壓斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流，應躲過配電線路的尖峰電流，即

式中Kz3 ·set—低壓斷路器瞬時脫扣器可靠系數，一般取1.2;

I’st1— 線路中啟動電流最大一臺電動機全啟動電流，其值為電動機啟動電流的2倍;

I’st1(n-1)—除啟動電流最大的一臺電動機以外的線路計算電流，A。

2.3 短延時動作的過電流脫扣器的整定

2.3.1 配電用低壓斷路器的短延時過電流脫扣器整定電流，應能躲過短時間出現的負荷尖峰電流，即

式中Kz3 ·set—低壓斷路器短延時脫扣器可靠系數，一般取1.2;

I’st1—線路中啟動電流最大一臺電動機啟動電流，A;

I’st1(n-1)—除啟動電流最大的一臺電動機以外的線路計算負載電流，A。

2.3.2 動作時間的確定。短延時主要用于保證保護裝置動作的選擇性。低壓斷路器短延時斷開時間分0.1(0.2)s、0.4s和0.6s，根據需要確定動作時間。上下級時間級差取0.1~0.2s。

2.4 長延時動作的過電流脫扣器的整定 配電用低壓斷路器的長延時過電流脫扣器的整定電流為

式中Kz1 ·set—長延時脫扣器可靠系數，取1.1;

Ic—線路的計算電流，A;

Id—導體的允許持續載流量，A。

長延時過電流脫扣器具有反時限斷開動作特性，這里提到反時限斷開特性和后面談到的導線截面選擇有關，這里不再多敘。

2.5 照明用低壓斷路器的過電流脫扣器的整定

式中

Iz1—照明用斷路器長延時電流脫扣器整定值，A;

Iz3—照明用斷路器瞬時過電流脫扣器整定值，A。

Kz1、Kz3—照明用低壓斷路器長延時和瞬時過電流脫扣器可靠系數，取決于電光源啟動狀況和低壓斷路器特性。

3 斷路器與斷路器級間配合

以上談到的是斷路器技術參數和過電流脫扣器整定電流的選取，針對斷路器自身特點來說明斷路器選擇依據，但斷路器與斷路器級間配合對防止躍級跳閘、斷路器保護、確保配電系統正常工作也是很重要。

斷路器與斷路器的級間配合應注意的幾點:

3.1 當上下級斷路器出線端處預期短路電流有較大差別，且均設有瞬時脫扣器時，則上級斷路器的瞬時脫扣整定電流應大于下級的預期短路電流，以保證有選擇性保護。

3.2 當上下級斷路器距離較近，出線端預期短路電流差別很小時，則上級斷路器宜選用帶有短延時脫扣器延時動作，以保證有選擇配合。

3.3 當上下級保護電器都采用選擇型斷路器時，為保證上下級之間的動作選擇型，上級斷路器的過載長延時和短路短延時的整定電流，宜不小于下級相應保護整定值的1.3倍。

3.4 上下級保護電器都選擇非選擇型開關時應加大上下級之間保護電器的脫扣器整定電流的級差，上一級保護電器長延時脫扣器整定電流宜不小于下一級保護電器長延時脫扣器整定電流的2倍;上一級保護電器的瞬時脫扣器整定電流應不小于下級瞬時脫扣器整定電流的1.4倍。

4 斷路器配出導線截面的選擇

另一方面保護電器的配出導線截面的選取也是不容忽視的，一般來說，導線截面選取原則是導線載流量大于保護電器的額定電流，可是實際設計中選取導線配出截面要考慮幾個方面，這樣才能有效的保護低壓配電線路。這一小節中將要討論斷路器的配出導線截面的選取。

4.1 長延時過電流脫扣器(又稱反時限過電流脫扣器)脫扣電流確定導線截面 在談到長延時動作的過電流脫扣器的整定時，曾提到反時限斷開動作特性，反時限過電流斷開脫扣器在約定不脫扣電流，即脫扣器額定電流的1.05倍時，脫扣器的各相極同時通電，斷路器從冷態開始，在小于約定時間內不應發生脫扣;在約定時間結束后，立即使電流上升至脫扣器額定電流的1.35倍，即達到約定脫扣電流，斷路器在小于約定時間內脫扣。反時限斷開動作特性約定時間最少在1h，若電流上升至脫扣器額定電流的1.35倍持續幾十分鐘脫扣器還未動作，選用持續載流量僅大于脫扣器額定電流的導線在這幾十分鐘內超負荷工作使得導線發熱，降低導線的使用壽命，因此對于脫扣形式是長延時過電流脫扣器所配出的導線截面選取的時候，應按持續載流量大于1.35INz(Iz1·set≤63)和1.25INz(Iz1·set>63)來選擇導線截面。

4.2 電壓損失校驗截面 如何按電壓損失校驗導線截面在配電手冊中有詳細內容介紹，這里不做詳述。電壓損失校驗導線截面是設計計算中必不可少的內容，通過脫扣器整定電流確定導線截面，如果配電線路較長，導致電壓損失過大，就需加大導線截面到滿足電壓損失要求。

5 小結

文章討論了斷路器的過電流脫扣器整定電流的選取，通過整定電流和線路計算電流來確定選用什么樣的斷路器。斷路器的選擇是從單角度來看待保護電器的保護特性，斷路器與斷路器級間配合更全面的說明在低壓配電線路發生短路、過負荷或接地故障時，能夠可靠地分斷故障電路。文章最后探討了斷路器配出導線截面的選擇。在做系統配電設計時，設計人員應靈活運用選型原則，結合設備特性，設計出合理、可靠的配電系統。

參考文獻:

[1]《工業與民用配電設計手冊》第三版.