低压断路器的选择与应用优化

选用低压断路器应根据具体使用条件，选择使用类别、额定工作电压、额定电流、脱扣器整定电流，以及分励脱扣器和欠电压脱扣器的电压、电流、漏电电流及保护范围、选择性配合等参数，参照产品样本提供的保护特性曲线选用保护特性，并需对短路特性和灵敏系数进行校验。当与另外的断路器或其他保护电器之间有配合要求时，应选用选择型断路器。

1.低压断路器的主要特性

（1）额定极限短路分断能力I_cu

低压断路器的分断能力指标有额定极限短路分断能力I_cu和额定运行短路分断能力I_cs。I_cs是一种分断指标，即分断几次短路故障后，还能保证其正常工作。低压断路器应有足够的I_cu，能够分断短路电流使开关跳闸。目前，大多数断路器的I_cs在（50%～75%）I_cu之间。

（2）限流分断能力

限流分断能力是低压断路器短路跳闸时限制故障电流的能力。断路器发生短路时，触头快速打开产生电弧，相当于在线路中串入一个迅速增加的电弧电阻，从而限制了故障电流的增加。低压断路器断开时间越短，I_cs就越接近I_cu，限流效果就越好，从而可大幅降低短路电流引起的电磁效应、电动效应和热效应对断路器和用电设备的不良影响，延长断路器的使用寿命。

（3）短路保护

短路保护就是短路瞬时脱扣跳闸。

（4）过载延时保护

过载延时保护是负载电流超过设备的限定范围时，保护装置能在一定时间内切断电源。过载有个热量积累的过程，对于短时过电流，保护不应该动作。

（5）隔离功能

隔离功能是低压断路器断开后的泄漏电流不致对人身和设备产生危害。多次短路跳闸后开关性能下降，泄漏电流会增大。对人体而言，30mA以下为安全漏电电流，而超过300mA，泄漏电流并持续2小时以上，就可能使绝缘损坏，发生相地短路而引发火灾。

（6）标准与认证

低压断路器应符合IEC标准和相对应的中国国家标准GB。质量体系认证有ISO国际质量体系认证、船级社ISO质量体系认证。船级社认证对电器产品可靠性、防潮、抗振动等有极其严格的要求，只有通过该认证的产品才可以船用。安全认证是按区域划分的，有美国UL认证、长城CCEE认证、欧洲联盟CE认证。凡是在中国境内销售的产品必须通过长城认证。

2.低压断路器的一般选用原则

（1）低压断路器的额定工作电压≥线路额定电压；低压断路器的额定电流≥线路负载电流。低压断路器的额定工作电压U_e和额定电流I_e应分别不低于线路、设备的正常额定工作电压和工作电流或计算电流。低压断路器的额定工作电压与通断能力及使用类别有关，同一台产品可以有几个额定工作电压和相对应的通断能力及使用类别。

（2）低压断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的按有效值计算的最大短路电流。所选低压断路器的额定短路分断能力和额定短路接通能力应不低于其安装位置上的预期短路电流。当动作时间大于0.02s时，可不考虑短路电流的非周期分量，即把短路电流周期分量有效值作为最大短路电流；当动作时间小于0.02s时，应考虑非周期分量，即把短路电流第一周期内的全电流作为最大短路电流。线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬时脱扣器整定电流。所选低压断路器的瞬时或短延时脱扣器整定电流I_r2应大于线路尖峰电流。配电断路器可按不低于尖峰电流1.35倍的原则确定；电动机保护电路当动作时间大于0.02s时，可按不低于1.35倍起动电流原则确定，如果动作时间小于0.02s，则应增加为不低于起动电流的（1.7～2）倍。这些系数是考虑到整定误差和电动机起动电流可能变化等因素而加的。

（3）所选低压断路器的长延时脱扣器整定电流I_r1应大于或等于线路的计算负载电流，可按计算负载电流的（1～1.1）倍确定；同时应不大于线路导体长期允许电流的（0.8～1）倍。(www.xing528.com)

（4）所选定的低压断路器还应按短路电流进行灵敏系数校验。灵敏系数即线路中最小短路电流（一般取电动机接线端或配电线路末端的两相或单相短路电流）和断路器瞬时或延时脱扣器整定电流之比。两相短路时的灵敏系数应不小于2，单相短路时的灵敏系数一般可取1.5～2。如果经校验灵敏系数达不到上述要求，除调整整定电流外，也可利用延时脱扣器作为后备保护。

（5）分励和欠电压脱扣器的额定电压应等于线路额定电压，电源类别（交、直流）应按控制线路情况确定。国标规定的额定控制电源电压系列为直流（24V）、（48V）、110V、125V、220V、250V；交流（24V）、（36V）、（48V）、110V、127V、220V，括号中的数据不推荐采用。

（6）配电用低压断路器的长延动作过载电流整定值≤导线容许载流量。对于采用电线电缆的情况，可取电线电缆容许载流量的80%。3倍长延时动作过载电流整定值的可返回时间≥线路中最大起动电流的电动机的起动时间。瞬时电流整定值≥1.1（I_js+k₁kI_m），其中，I_js线路计算负载电流；k₁电动机起动电流的冲击系数，一般取k₁=1.7～2；k为电动机起动电流倍数；I_m最大一台电动机的额定电流。

（7）电动机保护用低压断路器的长延时过载电流整定值=电动机额定电流；对于保护笼型异步电动机保护用断路器，瞬时整定电流=（8～15）倍电动机额定电流；对于保护绕线转子电动机的低压断路器，瞬时整定电流=（3～6）倍电动机额定电流。6倍长延时过载电流整定值的可返回时间≥电动机实际起动时间，按起动时负载的轻重，可选用的可返回时间为（1～15）s中某一档。

（8）低压断路器与熔断器的配合原则，如果在安装点的预期短路电流小于断路器的额定分断能力，可采用熔断器作后备保护。线路短路时，熔断器的分断时间比低压断路器短，可确保断路器的安全。可选择熔断器的分断能力在断路器的额定短路分断能力的80%处。熔断器应装在低压断路器的电源侧，以保证使用安全。

（9）模数化小型断路器的瞬时脱扣器整定电流≤0.8倍线路末端单相对地短路电流。用于导线保护的模数化小型断路器的长延时整定值≤线路负载电流；瞬时动作整定值≤（6～20）倍线路计算负载电流。用于电动机保护的模数化小型断路器的长延时电流整定值=电动机额定电流；当保护笼型三相异步电动机时，瞬时动作整定值=（8～15）倍电动机额定电流；当保护绕线型三相异步电动机时，瞬时动作整定值=（3～6）倍电动机额定电流。

（10）模数化小型断路器的过载保护特性通常由采样元件（电磁）和感应元件（热双金属片）来完成，热双金属片受热弯曲而超过某一限度时，脱扣器跳扣、小型断路器断开而切除故障电流。在模数化小型断路器标准中，规定了脱扣特性和基准温度。不同的标准规定的基准温度是不相同的。因此，应考虑实际工作的环境温度不同于校验的基准温度，故应对其额定电流作修正。此外，标准中规定的校验条件是孤立的一个断路器，而实际使用时，若干台断路器紧靠着安装，彼此发热并相互影响，且安装于防护外壳内，该外壳内的环境要比校验时的温度高，为此对产品的额定值也要作必要的修正。GB10963.1—2005和IEC898—1995规定基准温度为30℃。一般情况下，随着环境温度的升降，实际可使用电流会有所降低或升高，并与产品本身参数有关，选择适应予以注意。

3.漏电断路器的选用

漏电断路器具有两个功能，一是具有断路器的功能，二是具有漏电保护的功能。断路器功能与一般低压断路器相同，漏电保护部分通过零序互感器检测的是剩余电流，即通过检测被保护回路内相线和中性线的电流瞬时值，判断对地泄漏电流的变化。因此，断路器功能部分的选择与一般低压断路器相同，如额定电压应大于或等于线路的额定电压；过电流脱扣器额定电流必须和线路或实际负载的电流和特性相适应；按线路负载电流选用额定电流；漏电断路器的极限通断能力应大于或等于线路最大短路电流等。漏电保护功能部分（下称漏电保护器）的选择应考虑两个基本条件，一是漏电保护器的漏电动作电流必须躲过电网正常泄漏电流，二是漏电保护器的漏电动作电流必须小于引起火灾的最小点燃电流或人体安全电流，按选用漏电保护器的主要目的确定。一般按以下原则选择。

（1）选择漏电保护器的额定动作电流应按国家标准GB13955—2005《漏电保护器安装和运行》的规定，选择漏电保护器的额定动作电流应根据电气线路的正常泄漏电流确定，并应充分考虑到被保护线路和设备可能发生的正常泄漏电流值，必要时可通过实际测量取得被保护线路和设备的泄漏电流值。

（2）选择漏电保护器的额定漏电不动作电流应按国家标准GB13955—2005《漏电保护器安装和运行》的规定，漏电保护器的额定漏电不动作电流应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2倍。

（3）电气线路和设备泄漏电流值与分级安装的漏电保护特性的配合用于单台用电设备时，漏电保护器动作电流应不小于正常运行实测泄漏电流的4倍，以防止因漏电引起触电事故和火灾；配电线路的漏电保护器动作电流应不小于正常运行实测泄漏电流的2.5倍，同时还应满足其中泄漏电流最大的一台用电设备正常运行泄漏电流的4倍，以防止因漏电引起火灾；用于全网保护时，动作电流应不小于实测泄漏电流的2倍，为全网增设全面的漏电保护，防止因漏电引起火灾。一般地，不同额定剩余动作电流的漏电保护器可按以下原则选用。

用于对直接接触及TT系统的保护及不直接接触、IT中性线不接地系统和完全暴露条件（如建筑工地、游泳池、娱乐场所等）的保护，选择额定剩余动作电流为30mA。额定剩余动作电流为50mA及以上的漏电保护器，用于对非直接接触及TT系统及防止火灾的保护选择额定剩余动作电流为50mA。配置选择性保护时应保证除对非直接接触及TT系统可保护外，还能对下级装有30mA的漏电保护系统作选择性保护。仅隔离事故电路，其他电路仍应保证继续供电。额定剩余动作电流、分断时间可按表2-6配合。

表2-6 额定剩余动作电流、分断时间表

（4）漏电断路器分电动机保护用与配电保护用两种。以电动机为负载的电路应选电动机保护用的漏电断路器。根据电动机负载的种类，确定其形式和规格，确定工作电流，选取额定电压、额定电流和极数与此相适应的漏电断路器。根据电动机和导线的泄漏状况，确定漏电动作电流的大小。选择时应注意电动机起动电流、热特性和漏电断路器之间的协调，必须使其过电流保护特性适应电动机的起动特性。例如，额定电压为380V/4.5kW的三相异步电动机，应选用额定电压为380V、额定电流为10A的三极漏电断路器。如果是单相电动机，则应选用额定的电流为25A的二极漏电断路器。以照明电器为负载的电路，应选用配电保护用漏电断路器。由于分支电路范围较小，因而触电（漏电）保护、接地保护等都可予以考虑，漏电动作电流的灵敏度可要求高一些。分支电路用的漏电断路器的额定漏电动作电流可在30～200mA间选择。终端电路用的漏电断路器一般选取额定漏电动作电流≤30mA的漏电断路器。

（5）漏电断路器对同时接触被保护电路两线引起的触电危险不能进行有效安全保护。电子式漏电断路器的电源侧和负载侧面反接，会造成漏电动作后电子元器件持续通电，以致烧毁。电磁式漏电断路器的试验按钮回路的工作电压不可接错，否则，试验按钮回路有可能失效，或试验电阻有可能烧毁。另外，漏电断路器不宜并联连接使用；零线不得接地或与设备的保护接地线相连；安装漏电断路器后，电器设备仍应安装保护接地线。