對幾種低壓斷路器選型問題的研究

摘要：本文通過對低壓斷路器選型的常見幾種問題進行分析，找出其容易出現的問題，并通過探討如何合理使用低壓斷路器，為如何提高配電系統的可靠行和安全行提供了寶貴的意見。

關鍵字：配電系統；低壓斷路囂

1、漏電斷路器的選擇

配電系統設計的主要任務是使所設計的供電系統能經濟可靠的運行，維持高度的供電連續性，出現故障時盡可能在最短時間內消除故障，并盡量控制斷電范圍。低壓斷路器的正確應用是保證上述要求的重要環節。漏電電流動作保護除可用于防范電氣火災外還可檢控低壓配電線路的接地故障。漏電電流保護電器的設置可依據下列原則：①連接移動電氣設備的配電線路。②高溫場所。③有水蒸汽的場所。④有強烈振動的場所。

根據電氣設備所處的環境條件選擇漏電電流保護電器時應符合下列要求：①漏電電流保護電器的防護等級與使用環境條件相適應。②對電源電壓偏差較大的配電回路、電磁干擾強烈的地區、雷電活動頻繁地區以及在高溫或低溫環境中的電氣設備應優先選用電磁漏電電流保護電器。③進線處以及雷電活動頻繁地區電氣設備應選用耐沖擊波型漏電電流保護電器。④惡劣環境中裝設時應選用有特殊防護條件的漏電保護電器。⑤在有強烈振動場所宜選用電子型漏電電流保護器。

民用建筑中下列配電線路或設備終端線路應裝設漏電電流保護器：①插座回路。②浴池照明、水中照明和廣告牌照明等電氣設施。③醫療用浴缸、電按摩理療等康復設施。④電源進線處防電氣火災的漏電保護。

為了防止人身間接電擊傷害而采用漏電保護電器時，TN系統宜裝設在配電線路的末端；而TT系統可裝設在低壓電源進線處。

選用電子型漏電保護器時，輔助電源由漏電保護電器所控制的電源供電，In<30 mA的漏電保護電器，在電源電壓降到50V時，如出現危險情況應能自動脫扣。在0.85-1.1Un時，漏電保護電氣應正常工作。為防止人身電擊危險，在室內正常環境設置的漏電電流保護電器，其動作電流不大干30 mA，動作時間不應大于0.1 s。下列設施不應裝設漏電電流保護電器，必要時可裝設漏電報警信號：應急照明、警衛照明、值班照明、障礙標志為上下通信設備、安全防范設備、消防水泵、噴灑水泵、排煙風機、正壓送風機、消防電梯、排水泵以及突然斷電將危及公共安全或造成巨大經濟損失、人身傷亡的設備。

2、工作環境對斷路器使用中的影響

低壓斷路器690 V及400 V是低壓配電系統中廣泛使用的電器開關。隨著電力電子技術的發展，低壓斷路器性能穩步提高，已實現智能化、模塊化及小型化，提高了配電系統和用電設備運行的可靠性和安壘性。但是，由于安裝使用低壓斷路器的成套開關設備的結構不斷改進和創新，致使設計、制造及使用人員選用與使用低壓空氣斷路器時容易忽視一些問題，而這些問題可能會造成斷路器安裝使用不合理或錯誤，不僅不能發揮其強大的控制、測量與保護作用，反而存在著—定的安全隱患，既降低設備運行可靠性，又對運行使用人員人身安全構成威協，也會造成一定的的經濟損失。

低壓成套開關設備是一個相對封閉的環境，影響其持續運行電流的因素較多。其防護等級、空氣斷路器發熱、空氣斷路器額定持續電流及外部環境溫度四者之間的相互影響關系常常被忽視，未采取有效對策。首先，防護等級越高，柜體密封越嚴密，其內部產生的熱量越不易散發。其次，柜外環境溫度，柜內斷路器安裝數量、安裝方式，斷路器進出線端連接銅排的根數、規格和方式以及柜內分隔結構等都會影響柜內熱量與溫升值。因此，選用安裝于成套開關設備內的空氣斷路器時，要必須注意柜內各種因素引起的發熱對斷路器額定電流的影響，即空氣斷路器安裝在封閉成套開關設備內時要適當降容使用，同時，還要采取必要的通風措施。如果忽視這些因素，既不考慮降容，也不采取必要的通風散熱措施，仍按額定值長期使用，將會導致斷路器過熱損壞引發嚴重故障，這樣的事故、事例經常可以見到。

在設計選用時必須按照不同的環境條件等級選擇能長期運行使用的持續電流值對應的額定電流值，并按環境溫度加以修正。

3、微型斷路器在雷電防護工程中的應用

避雷器斷路器(小型斷路器)在雷電防護工程中的作用是當電源避雷器失效時，一個能把電源避雷器同電路斷開的裝置，它能防止當電源避雷器失效時接地短路故障電流損壞設備。

串聯在電源避雷器前端的小型斷路器必須保證避雷器的短路承受能力。這種情況下，在過電流保護設備——小型斷路器的響應時間內，所有雷電流必須通過避雷器泄人大地。但是在電流很大且持續時間過長時，超出斷路器的短時耐受電流(ICW)，斷路器仍然會動作，使避雷器I與被保護線路斷開，因此，后續雷電流會沿線路繼續傳播，這就要求電源系統雷電防護時，應根據設備的重要性和所處的雷電環境采取多級雷電防護措施來避免設備遭受雷電損壞。并符合以下兩個附加要求：

1)電源避雷器失效情況下的間接接觸防執即小型斷路器必須設計成能將失效避雷器在要求的時間內安全地從低壓系統中切除。

2)切斷過高的電源續流。這對于安裝在LPZO區與LPZl區交界處的B級電源避雷器尤為重要。為了保證避雷器的高標稱放電能力，考慮到泄放雷電流時的電氣和機械強度，B級電源避雷器幾乎都是火花間隙型。這樣在雷電干擾過后，火花間隙型避雷器產生的50 H z的電源續流必須安全地熄滅。這種電源續流可以和雷電流避雷器(B級)安裝處的預期短路電流一樣大，如果預期短路電流超過了避雷器的工頻續流熄滅能力，避雷器前端的小型斷路器必須切斷工頻續流。所以安裝在B級避雷器前端的小型斷路器的短路電流應盡可能大。

斷路器額定電流的選擇：短時耐受電流(ICW)是衡量加裝在電源避雷器前端斷路器是否匹配的一個重要參數。它是指在一定的電壓、短路電流和功率因數下忍受0.05 s、0.1 s、0.25s、0.5 s或1 s而斷路器不允許脫扣的能力斷路器的分斷能力。

按IEEE Pc 63，41，2／D4規定lo／350與8／20的換算比例1：10計算，第一級能承受的雷電流為25 kA(8／20波形)，因此，為了雷電流泄放入地時斷路器不動作，斷路器的短時耐受電流(Icw)應大于25 kA，保證電源避雷器在納秒級的時間內將90％雷電流全部泄放人地。

但是，對于各品牌小型斷路器的短時耐受電流(Icw)值很多廠商沒有給出，給雷電流防護工程中選擇小型斷路器的額定電流帶來了不便。只能通過對不同品牌的小型斷路器在雷擊試驗中獲取一定的經驗。

對于某幾個品牌D型曲線額定電流為63 A、32 A和15 A的小型斷路器，用8／20 s模擬雷擊發生器，電流從小到大對其進行沖擊，考核微型斷路器耐沖擊能力。結果表明，在沖擊電流為40 kA、20 kA和10 kA左右時，斷路器動作。

因此，小型斷路器的額定電流越大，能夠通過的預期的雷電流越大，但是，隨著斷路器額定電流的增加，當雷電流通過是產生的殘壓也越大。

參考文獻：

[1]傅粵溟，蔡星星，蘇志揚低壓斷路器選型探討[J]，華中電力，2005(1)

[2]呂騫、低壓斷路器技術標準動態[J]農村電氣化，2002.(4)