低壓保護(hù)電器的選擇和整定

河南煤化精細(xì)化工有限公司 張 偉 高 偉 張國軍

低壓保護(hù)電器的選擇和整定

河南煤化精細(xì)化工有限公司 張 偉 高 偉 張國軍

保護(hù)電器在低壓配電系統(tǒng)中占有重要地位，在配電線路發(fā)生故障時(shí)，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(shè)計(jì)中整定不正確，將不能在要求的時(shí)間內(nèi)切斷故障電路，會(huì)損壞電線、電纜，甚至擴(kuò)大事故，或者導(dǎo)致非選擇性動(dòng)作，擴(kuò)大停電范圍。

為了正確選擇和整定電器參數(shù)，首先要了解保護(hù)電器的主要性能，同時(shí)要熟知國家標(biāo)準(zhǔn)——《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054-95）的有關(guān)規(guī)定，會(huì)按照配電系統(tǒng)的狀況和計(jì)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(hù)電器的參數(shù)，即在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)可靠切斷故障電流（或發(fā)出報(bào)警），同時(shí)要求有選擇地切斷故障電流，即只切斷發(fā)生故障的一段電路，而不切斷上級(jí)配電線路。

一、保護(hù)電器的主要性能

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

2. 熔斷體的分?jǐn)嗄芰?。即在?guī)定使用性能條件下，熔斷體在規(guī)定電壓下能夠分?jǐn)嗟念A(yù)期電流值，該電流值指的是對(duì)交流熔斷器或指交流分量有效值。

3. 過電流選擇性。即兩個(gè)或多個(gè)過電流保護(hù)電器之間相關(guān)特性的配合。當(dāng)在給定范圍內(nèi)出現(xiàn)過電流時(shí)，指定的保護(hù)電器動(dòng)作，而其他的不動(dòng)作。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)弧前時(shí)間大于0.01s時(shí)，額定電流之比為1.6∶1的兩級(jí)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(yù)期峰值電流表示。

（2）額定短路分?jǐn)嗄芰?。?guī)定如下： 額定極限短路分?jǐn)嗄芰Γ↖cu）用預(yù)期分?jǐn)嚯娏鳎╧A）表示；交流用交流分量有效值表示。額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Γ↖cs）用預(yù)期分?jǐn)嚯娏鳎╧A）表示，相當(dāng)于Icu的某一百分?jǐn)?shù)，標(biāo)準(zhǔn)百分?jǐn)?shù)規(guī)定為100% Icu、75% Icu、50% Icu。對(duì)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?jǐn)嗄芰Φ年P(guān)系。兩者的比值應(yīng)不小于1.5，不大于2.2，按短路分?jǐn)嗄芰Υ笮『筒煌β室驍?shù)決定。

（4）額定短時(shí)耐受電流（Icw）。對(duì)于交流，Icw為有效值，Icw值應(yīng)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(yīng)的短延時(shí)不應(yīng)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(lì)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(hù)的脫扣器。

（2）過電流脫扣器的種類。定時(shí)限過電流脫扣器，也就是短延時(shí)過電流脫扣器；反時(shí)限過電流脫扣器，通常稱為長延時(shí)過電流脫扣器；瞬時(shí)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(shù)或直接用安培數(shù)表示。

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

（5）反時(shí)限過電流脫扣器的斷開動(dòng)作特性。在基準(zhǔn)溫度下，所有相極通電至1.05In，即約定不脫扣電流時(shí)，在約定時(shí)間（對(duì)In＞63A為2h，In≤63A為1h）內(nèi)不應(yīng)脫扣，使電流上升到1.3In，即約定脫扣電流時(shí)，應(yīng)在小于約定時(shí)間內(nèi)脫扣。

三、關(guān)于配電線路保護(hù)的規(guī)定

配電線路保護(hù)是要防止兩方面的事故：一是因間接接觸而導(dǎo)致電擊，二是因電路障導(dǎo)致配電線路過熱，進(jìn)而造成損壞。配電線路應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)、過載保護(hù)和接地故障保護(hù)，并分別作如下規(guī)定。

1. 過負(fù)載保護(hù)。配電線路過負(fù)載保護(hù)，應(yīng)在過載電流對(duì)導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致更大損失時(shí)，應(yīng)發(fā)出報(bào)警而不切斷電路。

2. 接地故障保護(hù)。為防止人身間接電擊以及線路損壞，甚至引起電氣火災(zāi)等事故的發(fā)生，需要設(shè)置接地故障保護(hù)。接地故障保護(hù)適用于I類電氣設(shè)備，所在場所為正常環(huán)境，人身電擊安全電壓限值（UL）不超過50V。采用接地故障保護(hù)的同時(shí)，建筑物內(nèi)各種導(dǎo)電體應(yīng)作等電位聯(lián)結(jié)。

3. 短路保護(hù)。發(fā)生故障時(shí)，導(dǎo)體溫度急劇上升并超過允許工作溫度，要求在短路電流對(duì)導(dǎo)體和連接件的熱作用造成危害之前切斷短路故障電路，當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間不大于5s時(shí)，應(yīng)對(duì)絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。

四、保護(hù)電器選擇的通用要求

低壓配電線路保護(hù)電器必須是符合國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。斷路器和熔斷器的國家標(biāo)準(zhǔn)是21世紀(jì)初修訂的，等同采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。保護(hù)電器的額定電壓應(yīng)與所在配電回路的標(biāo)稱電壓相適應(yīng)；保護(hù)電器的額定電流不應(yīng)小于該配電回路的計(jì)算電流，保護(hù)電器的額定頻率應(yīng)與配電系統(tǒng)的頻率相適應(yīng)；保護(hù)電器要切斷短路故障電流，應(yīng)滿足短路條件下的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求，還必須具備足夠的通斷能力。分?jǐn)嗄芰?yīng)按保護(hù)電器出線端位置發(fā)生的預(yù)期三相短路電流有效值進(jìn)行校核。雖然我國的保護(hù)電器產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)水平，其通斷能力足以滿足配電系統(tǒng)的要求；但是，保護(hù)電器的通斷能力具有不同的等級(jí)，所以，在配電設(shè)計(jì)中，應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)，重點(diǎn)是當(dāng)配電變壓器容量較大，而安裝在靠近變壓器的保護(hù)電器容量又較小時(shí)，更應(yīng)作計(jì)算和校驗(yàn)；考慮保護(hù)電器安裝場所的環(huán)境條件，以選擇相適應(yīng)防護(hù)等級(jí)（IP等級(jí)）的產(chǎn)品。

五、保護(hù)電器保護(hù)特性的選型原則

配電線路在正常使用中和用電設(shè)備正常啟動(dòng)時(shí)，保護(hù)電器不會(huì)動(dòng)作；保護(hù)電器必須在規(guī)范規(guī)定的時(shí)間內(nèi)切斷故障電路，這是實(shí)施規(guī)范的基本目標(biāo)，也是保護(hù)電器的根本任務(wù)；配電系統(tǒng)各級(jí)保護(hù)電器的動(dòng)作特性應(yīng)能彼此協(xié)調(diào)配合，要求有選擇性動(dòng)作，即發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)使靠近故障點(diǎn)的保護(hù)電器切斷，而其上一級(jí)和上幾級(jí)（靠電源側(cè)方向?yàn)樯希┍Ｗo(hù)電器不動(dòng)作，使斷電范圍限制到最小。低壓配電用保護(hù)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(tǒng)有樹干式、放射式和混合式等幾種。保護(hù)的級(jí)數(shù)多少也不同，少至一二級(jí)，多至六七級(jí)。

六、保護(hù)電器的整定

上述選型原則，需要在設(shè)置整定值中來實(shí)施。正常工作和正常啟動(dòng)時(shí)，不應(yīng)切斷電路；線路故障時(shí)，各級(jí)保護(hù)電器應(yīng)有選擇性地及時(shí)切斷故障電路，以保證整個(gè)電路的正常運(yùn)作。