低壓斷路器和熔斷器的選擇及應用

王剛周罡檀心

（錦州錦開電器集團有限責任公司，遼寧錦州121013）

低壓斷路器和熔斷器的選擇及應用

王剛周罡檀心

（錦州錦開電器集團有限責任公司，遼寧錦州121013）

近年來隨著科學技術的發展和人民生活水平的提高，低壓斷路器和熔斷器在電力配電系統中被廣泛應用，為了保證其可靠性和安全性，低壓斷路器和熔斷器的選型已成為終端低壓配電系統設計的一項重要內容。作為電力配電線路的一種常用保護設備，低壓斷路器和熔斷器是一種不僅可以直接接通和斷開電源，正常用電負荷電流和過負荷電流，還可以接通和斷開短路電流的開關電器。

斷路器和熔斷器都具有短路保護及過負載保護功能。但是由于保護原理不同，斷路器是通過電流的磁效應作用于電磁脫扣器來實現對配電線路的短路保護功能，通過電流熱效作用于熱脫扣實規對配電線路的過載保護，斷路器的兩種保護功能均是對電路中瞬間電流加大的保護；熔斷器則是利用電流流經導體使導體發熱，直到熱量超過導體熔點后融化導體而斷開電路保護電器和線路不被燒壞。熔斷器的熔斷是電流和時間共同作用的結果。

1 低壓斷路器和熔斷器的結構及其各自的特點

低壓斷路器的外殼、框架采用塑膠壓制而成，將觸頭、滅弧室、各種脫扣器，輔助觸頭與操作機構等附件都封閉于塑料絕緣殼中，具有結構緊湊，解除防護好，操作容易，安裝使用方便，基本不需維護等特點。一般多采用手動操作，大容量可選擇電動分合閘。額定電流10-1600A，短路分斷能力為15-150kA。過電流脫扣器分為電磁式和電子式兩種。一般電磁式脫扣器，僅有過載長延時及短路瞬時二段保護方式；電子式脫扣器，有過載長延時、短路短延時、短路瞬時及接地故障三段或四段保護方式，現已正朝著智能化的方向發展，并具有較好的分段能力、動穩定性和較完善的選擇性保護功能，被廣泛應用于低壓配電系統和各級線路的保護。另外，微型斷路器也出現了，具有體積小、分斷能力高、限流性能好、操作靈便、型號規格齊全及模塊化結構等優點，可以方便地在單極基礎上組合成二極、三極和四極微型斷路器，廣泛使用在100A以下的分支干線及末端配電支路中。另在一般應用中1000A以上的通常采用空氣斷路器（框架式斷路器）。

近年來，斷路器產品和技術的發展十分迅速，市場上不斷推出新型、保護功能更趨完善的斷路器產品，在保護性、便捷性不斷提高的同時，具有通信功能的智能型斷路器產品也逐步走上舞臺。斷路器和熔斷器相比較，兩者相輔相成，各有自己的優缺點及應用范圍。斷路器的優點：①產品實現保護后可重復使用，操作簡便；②產品具備不同的機構來實現過載和短路保護，精確度高；③眾多輔件及附件產品（過電壓保護、欠電壓保護、分勵和漏電保護等）能滿足客戶的需求。缺點：①分斷能力小；②選擇性差；③單價高；④體積大。熔斷器的優點：①分斷能力大，速度快；②選擇性好；③產品體積小；④單價便宜。缺點：①保護功能單一，僅有一段過電流反時限特性，過載、短路均用此保護；②實現保護后需要更換熔體；③對于三相保護時，其中一相發生熔斷保護后，可能將導致電發動機兩相運轉的不良后果；④產品難以配置輔助功能元件。所以，只有正確認識低壓斷路器與熔斷器在配電線路保護的作用和地位，認清各自的特點，才能在不同的應用環境中更好地發揮他們的作用。

2 合理選型、級間協調

在電力線路中，低壓斷路器和熔斷器都是被作為經常使用的保護設備。由于目前新型低壓斷路器的發展較為迅速，使很多用戶在進行保護設備選擇時，更偏重于使用低壓斷路器，并認為熔斷器是落后過時的產品，但我認為這是比較片面。在低壓配電系統中，配電線路的過載及短路保護，主要選用電器保護設備和過電流保護等。在選擇時，低壓斷路器和熔斷器是可以配合使用的，如線路采用斷路器保護，設備采用熔斷器保護，其優點是可以減少配電線路的分斷級數，降低選擇性保護的復雜度，降低成本，同時又能滿足保護要求；當選擇采用低壓斷路器加后備熔斷保護時，應選熔斷器交接點的電流小于低壓斷路器的額定短路通斷能力的80%左右，當短路電流大于熔斷器交接點的電流時，應由熔斷器動作。同時也應符合國家的相關法規的要求，至少符合以下規定：①其額定電壓、頻率應與所在回路標稱電壓及頻率相適應②其額定電流不應小于所在回路的計算電流③應適應所在場所的環境條件④應滿足短路條件下的動穩定與熱穩定的要求。用于斷開短路電流的保護電器，應滿足短路條件下的通斷能力。一般選型的步驟：①根據工作場所，滿足其型式及技術參數的要求②在初步確定斷路器的品牌、型號及規格后，也要考慮與上下級保護裝置在保護特性方面的協調配合，從總體上滿足系統對選擇性保護的要求③要進行逐項校驗計算及選定，對于一級供電負荷，可選用現場調試過電流脫扣器整定值和具有計算直接接口的類型；對于二級供電負荷，可選用通過變送器進行數據通信類型的斷路器。一般斷路器都是采用電磁式或電子式脫扣器，可靠性較高。質量比較有保證的開關柜廠家會提供相應的溫升系數，并保證斷路器在合理工作狀況下始終保證溫升在IEC相關要求范圍內，并對溫升系數有危險的范圍，廠家會要求客戶對額定電流做一定的降容（一般在10%-15%）使用。

在低壓供配電系統中，常見的故障主要有以下幾個方面：過載、短路、沖擊電流、接地故障、電壓降及瞬時斷電出現的暫態電流等。當故障發生時，為保證無故障部分能正常供電，就必須考慮保護裝置之間的協調與配合。在低壓配電系統中，過載和短路最常見，一般把電流1.1-10倍的工作電流稱為過載，高于10倍時稱短路。應區別不同類別的故障，采用帶瞬動或短時脫水器的保護裝置，切除短路或過電流故障。在做選型時應注意以下幾點①過載區域和短路區域②短路選擇性技術a電流的選擇性。上下級斷路器保護整定電流具有一定的級差b時間的選擇性。上級斷路器帶有短路短延時動能，并與下級有動作時間差c邏輯的選擇性。通過上下級斷路器的區域選擇性聯鎖功能實現完全的選擇性d能量的選擇性。上下級斷路器額定電流具有一定的級差，利用斷路器的脫扣能量不同來實現選擇性脫扣。

3 合理安裝

連接及安裝方式：主要有垂直安裝和水平安裝，在選型時也要考慮安全、經濟、維護等因素，基本上分三種：①固定式低壓斷路器，由單個部件組成，均適合固定式或抽式低壓配電柜內，及各類配電箱內安裝②插入式低壓斷路器，由固定不分無導軌與活動部件兩部分組成③抽出式低壓斷路器，由固定部分有導軌與活動部件兩部分組成。

4 結論

本文首先對低壓斷路器和熔斷器的各自特征進行科學的分析比較，在供配電系統中適合斷路器規格及其功能外，考慮上下級供配電的性能匹配。特別是根據不同負載供配電連續性的重要程度，來確定選用是全選擇性保護配電，還是局部選擇性配供電或后備保護配供電方式更為適合，用戶可綜合電流、時間、邏輯和能量等因素，實現上下級協調配合，設計出最為經濟的低壓配電系統。

［1］李奎,陸儉國,武一,等.塑殼斷路器的過載保護可靠性及其實驗裝置的研究[C] //第二屆電工產品可靠性與電接觸國際會議論文集.2007：129-133.

［2］倪遠平.現代低壓電器及其控制技術[M].重慶：重慶大學出版社,2003.

楊玉潔］

王剛（1983—），男，畢業于遼寧石油化工大學，專科，錦州錦開電器集團有限責任公司，電氣工程師。