低壓保護電器的選擇和整定

河南煤化精細化工有限公司 張 偉 高 偉 張國軍

低壓保護電器的選擇和整定

河南煤化精細化工有限公司 張 偉 高 偉 張國軍

保護電器在低壓配電系統中占有重要地位，在配電線路發生故障時，切斷故障電路的器件主要是低壓熔斷器和低壓斷路器。如果設計中整定不正確，將不能在要求的時間內切斷故障電路，會損壞電線、電纜，甚至擴大事故，或者導致非選擇性動作，擴大停電范圍。

為了正確選擇和整定電器參數，首先要了解保護電器的主要性能，同時要熟知國家標準——《低壓配電設計規范》（GB50054-95）的有關規定，會按照配電系統的狀況和計算的故障電流值（短路電流和接地故障電流等），正確整定保護電器的參數，即在規定的時間之內可靠切斷故障電流（或發出報警），同時要求有選擇地切斷故障電流，即只切斷發生故障的一段電路，而不切斷上級配電線路。

一、保護電器的主要性能

1. 時間—電流特性。不同大小的故障電流決定不同的熔斷時間，時間—電流特性是一種反時限特性曲線。制造廠應提供弧前和熔斷時間—電流特性或時間—電流帶。

2. 熔斷體的分斷能力。即在規定使用性能條件下，熔斷體在規定電壓下能夠分斷的預期電流值，該電流值指的是對交流熔斷器或指交流分量有效值。

3. 過電流選擇性。即兩個或多個過電流保護電器之間相關特性的配合。當在給定范圍內出現過電流時，指定的保護電器動作，而其他的不動作。標準規定，當弧前時間大于0.01s時，額定電流之比為1.6∶1的兩級熔斷器之間的選擇性可得到保證。

二、低壓斷路器

1. 短路特性。

（1）額定短路接通能力（Icm）。用最大預期峰值電流表示。

（2）額定短路分斷能力。規定如下： 額定極限短路分斷能力（Icu）用預期分斷電流（kA）表示；交流用交流分量有效值表示。額定運行短路分斷能力（Ics）用預期分斷電流（kA）表示，相當于Icu的某一百分數，標準百分數規定為100% Icu、75% Icu、50% Icu。對于A類斷路器，還可以為25% Icu。

（3）交流斷路器的短路接通和分斷能力的關系。兩者的比值應不小于1.5，不大于2.2，按短路分斷能力大小和不同功率因數決定。

（4）額定短時耐受電流（Icw）。對于交流，Icw為有效值，Icw值應不小于斷路器額定電流In的12倍，且不得小于5kA，最大不超過30kA。與Icw相應的短延時不應小于0.05s，可選取0.05s、0.1s、0.25s、0.5s和1.0s幾檔。

2. 脫扣器。

（1）脫扣器的形式。 分勵脫扣器、過電流脫扣器、欠電壓脫扣器，其他如使用很多接地故障保護的脫扣器。

（2）過電流脫扣器的種類。定時限過電流脫扣器，也就是短延時過電流脫扣器；反時限過電流脫扣器，通常稱為長延時過電流脫扣器；瞬時過電流脫扣器。

（3）過電流脫扣器的電流整定值。用電流值的倍數或直接用安培數表示。

（4）過電流脫扣器的脫扣時間整定值。 定時限的延時時間整定值用秒（s）表示，反時限的應給出時間—電流特性曲線。

（5）反時限過電流脫扣器的斷開動作特性。在基準溫度下，所有相極通電至1.05In，即約定不脫扣電流時，在約定時間（對In＞63A為2h，In≤63A為1h）內不應脫扣，使電流上升到1.3In，即約定脫扣電流時，應在小于約定時間內脫扣。

三、關于配電線路保護的規定

配電線路保護是要防止兩方面的事故：一是因間接接觸而導致電擊，二是因電路障導致配電線路過熱，進而造成損壞。配電線路應裝設短路保護、過載保護和接地故障保護，并分別作如下規定。

1. 過負載保護。配電線路過負載保護，應在過載電流對導體絕緣、接頭、端子及周圍物體造成損害前切斷過載電流，但如突然切斷電路會導致更大損失時，應發出報警而不切斷電路。

2. 接地故障保護。為防止人身間接電擊以及線路損壞，甚至引起電氣火災等事故的發生，需要設置接地故障保護。接地故障保護適用于I類電氣設備，所在場所為正常環境，人身電擊安全電壓限值（UL）不超過50V。采用接地故障保護的同時，建筑物內各種導電體應作等電位聯結。

3. 短路保護。發生故障時，導體溫度急劇上升并超過允許工作溫度，要求在短路電流對導體和連接件的熱作用造成危害之前切斷短路故障電路，當短路持續時間不大于5s時，應對絕緣導體的熱穩定性進行校驗。

四、保護電器選擇的通用要求

低壓配電線路保護電器必須是符合國家標準的產品。斷路器和熔斷器的國家標準是21世紀初修訂的，等同采用IEC標準，達到國際先進水平。保護電器的額定電壓應與所在配電回路的標稱電壓相適應；保護電器的額定電流不應小于該配電回路的計算電流，保護電器的額定頻率應與配電系統的頻率相適應；保護電器要切斷短路故障電流，應滿足短路條件下的動穩定和熱穩定要求，還必須具備足夠的通斷能力。分斷能力應按保護電器出線端位置發生的預期三相短路電流有效值進行校核。雖然我國的保護電器產品達到國際先進水平，其通斷能力足以滿足配電系統的要求；但是，保護電器的通斷能力具有不同的等級，所以，在配電設計中，應進行校驗，重點是當配電變壓器容量較大，而安裝在靠近變壓器的保護電器容量又較小時，更應作計算和校驗；考慮保護電器安裝場所的環境條件，以選擇相適應防護等級（IP等級）的產品。

五、保護電器保護特性的選型原則

配電線路在正常使用中和用電設備正常啟動時，保護電器不會動作；保護電器必須在規范規定的時間內切斷故障電路，這是實施規范的基本目標，也是保護電器的根本任務；配電系統各級保護電器的動作特性應能彼此協調配合，要求有選擇性動作，即發生故障時，應使靠近故障點的保護電器切斷，而其上一級和上幾級（靠電源側方向為上）保護電器不動作，使斷電范圍限制到最小。低壓配電用保護電器包括斷路器和熔斷器兩種，而斷路器又有非選擇型和選擇型兩類。配電系統有樹干式、放射式和混合式等幾種。保護的級數多少也不同，少至一二級，多至六七級。

六、保護電器的整定

上述選型原則，需要在設置整定值中來實施。正常工作和正常啟動時，不應切斷電路；線路故障時，各級保護電器應有選擇性地及時切斷故障電路，以保證整個電路的正常運作。