低压断路器的选用和整定原则及方法

王栋春

一、低压各级断路器的选用原则和方法
　　低压断路器最常见负载有配电类、电动机类和家用电器类三类，应根据不同的负载性质及要求选用不同保护特性的断路器。配电线路应选用配电型断路器，配电型断路器有选择性与非择性之分。电动机保护型断路器只要有过载长延时和短路瞬时的两段保护性，可选用非选择性断路器。家用和类似场所的保护型断路器是一种额定电流在63 A以下的小型非选择性断路器。低压断路器选用的主要原则有：
　　（1）根据低压配电系统的负载性质、故障类别以及对线路保护的要求，来确定选用的断路器类型。
　　（2）断路器的额定电压、额定频率应与所在回路的标称电压及标称频率相适应，断路器的额定电流不应小于所在回路的负载计算电流。
　　（3）断路器应适应所在场所的环境条件。
　　（4）断路器应满足短路条件下的动稳定、热稳定要求，用于断开短路电流时应满足短路条件下的通断能力。
　　在低压配电系统中，要保证上、下两级断路器之间选择性动作，一般上一级断路器采用选择性断路器，下一级断路器采用非选择性断路器或选择性断路器，利用短延时脱扣器的延时动作或延时动作时间的不同以获得选择性。对于重要负荷的配电线路上下级间的断路器应采用选择性保护断路器。参照E系列框架式断路器和T系列塑壳断路器以及T系列塑壳断路器间选择性配合表，低压配电系统各级断路器的选用方法如下：
　　1、低压进线及母联开关
　　低压进线及母联采用ABB E系列框架式断路器，运行分断能力达65kA及以上，有利于更换和隔离。保护或采用综合保护器，有利于继电保护整定及实现备用电源自动投入；或则采用微处理型的过流保护装置（如PR121～123/P），实现可调长延时过流（L）、短延时速断（S）、单相接地（G）保护功能，备用电源自动投入则采用plc实现。
　　低压进线及母联开关采用运行分断能力原则。
　　2、低压出线负荷总开关和直馈负荷开关
　　400A及以上线路选用ABB E系列框架式断路器，400A以下线路选用T系列配电型塑壳式断路器，保护单元采用电子脱扣器或热磁脱扣器，可实现可调长延时过流（L）、短延时速断（S）（负荷总开关）、瞬时短路（I）（直馈负荷开关）、单相接地（G）保护功能。框架断路器可选配PR121～123/P电子脱扣器，配电型塑壳断路器可选配PR222DS/P、PR222DS/PD电子脱扣器或TMD、TMA热磁脱扣器。
　　3、低压末级开关
　　选用ABB T系列配电型塑壳断路器。保护可选用热磁脱扣器或电子脱扣器，实现可调长延时过流（L）、瞬时短路（I）、单相接地（G）保护功能；小负荷（5～10倍负荷磁脱扣电流<变压器低压侧单相接地电流）保护单元可选用不带接地保护功能的可调过负荷及可调磁脱扣器（如TMA、TMD）。
　　4、电动机保护型开关
　　160kW及以上电机回路选用ABB E系列框架式断路器，保护单元采用PR121～123/P电子脱扣器，实现可调长延时过流（L）、瞬时短路（I）保护功能。160kW以下电机回路选用ABB T系列电动机型塑壳断路器，保护可选用MA可调型单磁脱扣器或PR221DS-I电子脱扣器， 实现过载延时和短路瞬时的两段保护。
　　二、低压各级断路器的整定原则和方法
　　低压配电系统采取多级配电中心制，常见的故障有过载、短路、接地故障、冲击电流以及电压跌落等，这些故障不仅影响本回路负载的正常供电，而且还由于处理不及时以致影响其他正常回路负载的供电。根据《规范》要求，低压配电线路应装设短路、过负载保和接地故障保护等。
　　低压配电系统的安全性和可靠性是依据系统中各级断路器的技术性能及其相互间的选择性保护技术来评价的，其整定原则主要有：
　　（1）配电线路在正常使用中和用电设备正常起动时，断路器不动作。
　　（2）断路器必须按规范规定的时间内切断故障回路。
　　（3）配电系统各级断路器的动作特性应能彼此协调配合，要求有选择性动作将事故回路切除，保证其选择性有：
　　上下级为选择型断路器时，通常上级断路器的过载长延时和短路短延时的整定电流，宜不小于下级断路器整定值的1.3倍，上一级断路器的短延时动作时间至少比下一级断路器的短延时动作时间长0.2S，以保证上下级断路器之间的动作选择性。
　　当上一级为选择型断路器，下一级为非选择型断路器时，上级断路器的短路短延时脱扣器整定电流应不小于下级断路器短路瞬时脱扣器整定电流的1.3倍，上级断路器瞬时脱扣器整定电流应大于下级断路器出线端单相短路电流的1.2倍。
　　当上下级都为非选择型断路器时，应加大脱扣器整定电流值的级差。上级断路器长延时脱扣器整定电流宜不小于下级断路器长延时脱扣器整定电流2倍，上级断路器的瞬时脱扣器整定电流应不小于下级断路器瞬时脱扣器整定电流的1.4倍。
　　当下级断路器出口端短路电流大于上级断路器的瞬时脱扣器整定电流时，保证选择性的要求下级断路器宜选用限流型断路器。上下级断路器距离很近时，则上级断路器宜选用带有短延时脱扣器使之延时动作，以保证有选择配合。 　　断路器的脱扣器和时限的整定原则：长延时脱扣器整定电流可按脱扣器额定电流In的0.9～1.1倍，时限可按15 s选定；短延时脱扣器整定电流可按脱扣器额定电流In的3～5倍选取，时限可按0.1 s、0.2 s和0.4 s选取；瞬时脱扣器整定电流可按脱扣器额定电流In的10～15倍选取。
　　如果采用常规方法无法实现上下级断路器选择性配合，或者上下级数较多时，用延时的选择方法则用时过长，会带来对上级设备不安全的热、动效应及与电网选择配合困难等问题，那实现上下级断路器完全选择性方法有下级断路器采用限流型断路器、采用区域联锁和能量选择等。
　　（4） 还应注意对断路器灵敏度的校验，对于同时具有短延时和瞬时过电流保护的选择性断路器，只需要校验其短延时过电流脱扣器的动作灵敏度即可。
　　只有根据低压配电断路器的特性，正确整定其的额定电流、动作电流和动作时间等，才能实现低压各级断路器间的选择性配合，保证线路出现故障时尽可能缩小停电范围。低压配电系统各级断路器具体整定方法如下：
　　2.1低压进线开关的整定（选用PR121～123/P电子脱扣器）
　　（1） 长延时“L”投入整定值：考虑整定误差， I1=1.1In， t1=3或6秒（3 I1）。
　　（2） 定时限短延时 “S”投入整定值：I2=6～8In（以躲过大容量电动机起动为准），t2=0.4～0.6秒与高压侧过流保护配合，灵敏度≥2。
　　（3） 定时限接地 “G”投入整定值：I4=0.25～0.3In，t2=0.8秒。
　　注：以上In为变压器低压侧额定电流，以下In为负荷计算电流（总负荷乘以需用系数0.8）或为电机额定电流。
　　2.2低压母线开关的整定（选用PR121～123/P电子脱扣器）
　　（1） 长延时“L”投入整定值：I1=1.1In，t1= 2.5～5.5秒（3 I1），与变压器出线保护配合。
　　（2） 定时限短延时“S”投入整定值：I2=6～8In（以躲过大容量电动机起动为准），t2=0.2～0.4秒与前级保护配合，灵敏度≥2。
　　（3） 定时限接地“G”投入整定值：I4=0.25～0.3In，t4=0.6秒。
　　2.3低压出线负荷总开关和直馈负荷开关选择（选用PR121～123/P、PR222DS/P、PR222DS/PD电子脱扣器）
　　2.3.1负荷总开关
　　（1） 长延时“L”投入整定值：I1=1.1In，t1= 3或6秒（3I1），与上级保护配合。
　　（2） 定时限短延时“S”投入整定值：电动机回路I2=6～8In（以躲过大容量电动机起动为准），t2=0.2秒与前级保护配合，灵敏度≥2；非电动机回路I2=2.5 In，t2=0.2秒与前级保护配合，灵敏度≥2。
　　（3） 定时限接地“G”投入整定值：I4=0.25～0.3In，t4=0.4秒。
　　2.3.2直馈负荷开关
　　（1） 长延时“L”投入整定值：I1=1.1In，t1= 3或6秒（3I1），与上级保护配合。
　　（2） 瞬时短路“I”投入整定值：电动机回路I3=6～8In（以躲过大容量电动机起动为准），灵敏度≥2；非电动机回路I3=2.5 In，灵敏度≥2。
　　（3） 定时限接地“G”投入整定值：I4=0.25～0.3In，t4=0.4秒。
　　2.4低压末级开关的整定
　　2.4.1 配热脱扣和电磁脱扣器（如TMD、TMA脱扣器）
　　（1） 热脱扣投入：整定值I1=1.1In，若因脱扣器配置限制可取最小脱扣电流，但此值不能与整定值相差过大。
　　（2） 磁脱扣投入：整定值I3=5In或10In，若因脱扣器配置限制可取最小脱扣电流，但此值不能与整定值相差过大。
　　2.4.2 配PR222DS/P和PR222DS/PD电子脱扣器
　　（1） 过载保护“L”投入整定值：电动机回路I1=6～8In，t1=（以电机能起动为准）；非电动机回路I1=1.1In，t1= 3秒。
　　（2） 瞬时短路保护“I”投入整定值：电机回路I3=8～10 In，一般负荷回路I3=2.5In。
　　（3） 接地“G”投入整定值：三相电机回路I4=0.25～0.3In，三相非电机回路I4=1.5In，单相负荷回路I4=2.5In，时限0.2秒。
　　2.5电动机开关的整定
　　2.5.1 配MA单磁脱扣器和PR221DS-I电子脱扣器整定值：I1=In， 鼠笼形电机I3=8～15 In，绕线形电机I3=3～6 In。
　　2.5.2 配PR121～123/P电子脱扣器
　　（1） 过载保护“L”投入整定值：I1=6～8In，t1= 3～12秒（以电机能起动为准）。
　　（2） 瞬时短路保护“I”投入整定值：鼠笼形电机I3=8～15 In，绕线形电机I3=3～6 In。
　　2.6照明开关的整定
　　（1） 过载保护“L”投入整定值：I1=In。
　　（2） 瞬时短路保护“I”投入整定值： I3=6 In。
　　框架断路器、塑壳断路器的脱扣器保护功能较为完善，选型时要特别注意断路器的级间配合，整定时还应考虑级间配合时断路器的误差范围，只有正确选择和整定断路器才有利于低压配电系统运行的安全性、可靠性以及动作的准确性。

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