如何选择合适的交流断路器？

前面已介绍交流断路器具有两种结构类型，即万能式断路器和塑料外壳式断路器。它们各有特点，选用哪一种类型，必须按给定的用途进行比较，以选用最合适的型式。为此将这两类断路器的各项技术经济指标做一综合比较，见表8-58，以供选用时参考。

需要指出的是，这些比较都是相对的，例如塑料外壳式断路器的额定电流等级在逐步提高，已出现大容量塑料外壳式断路器；万能式断路器的体积，则由于新材料的应用，也正在逐步缩小，向体积小、重量轻的方向发展。从目前的情况来看，如果选用时着重选择性好，应选用万能式断路器，如果着重体积小、价格便宜、能防止意外触及带电部件，则应选用塑料外壳式断路器。

表8-58 塑料外壳式断路器与万能式断路器的比较

确定结构类型后，就应着手电气参数的选择。所谓电气参数选择，除了断路器的额定电压、额定电流和通断能力外，一个重要的问题是如何选择断路器过电流脱扣器的整定电流和保护特性以及配合等，以达到比较理想的协调动作。

8.10.1.1 一般选用原则

这里指的是选用任何断路器所必须遵守的原则：

1）断路器的额定工作电压≥线路额定电压。

2）断路器的额定电流≥线路计算负载电流。

3）断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流，一般按有效值计算。

假如选用的断路器额定电流与要求相符，但额定短路通断能力小于断路器安装点的线路最大短路电流，则必须提高选用断路器的额定电流，而按线路计算负载电流选择过电流脱扣器的额定电流。如果这样还不能满足需要，则可考虑下述三种解决方案：

①采用级联保护（或称串级保护）方式，就是利用上一级断路器和该断路器一起动作来提高短路分断能力。采用这种方案时，需将上一级断路器的脱扣器瞬动电流整定在下级断路器额定短路通断能力的80%左右。

②采用限流断路器。

③采用断路器加后备熔断器。但是应注意，这样就放弃了选择性分断。

4）线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬（或短延时）时脱扣器整定电流。

这对负载电流较小、配电线较长的情况尤其重要。因为线路较长时，末端短路电流较小，单相对地短路电流就更小。这里的“单相对地”是指三相三线制中一相对地而言。相对于短路时，短路电流要通过大地（接地电阻较大），因而短路电流较小，有时比过电流脱扣器整定电流还要小，不能使过电流脱扣器动作，因而在单相对地短路时便失去保护。在这种情况下，如不能满足上述要求，则需采取特别措施来解决。通常，一相对地接地故障的保护有三种方法：一种是在零线上装设电流互感器，互感器二次侧接电流继电器，发生单相对地短路时，继电器动作，使断路器分断；另一种是采用带零序电流互感器的线路，或采用漏电继电器，其灵敏度较高。采用这两种方法时，变压器中性点均应接地。第三种方法是可采用具有单相接地保护功能的断路器。

5）断路器欠电压脱扣器额定电压=线路额定电压。

是否需要欠电压保护，应按使用要求而定，并非所有断路器都需要带欠电压脱扣器。在某些供电质量较差的系统，选用带欠电压保护的断路器，反而会因为电压波动而经常造成不希望的断电。在这种场合，若必须带欠电压脱扣器，则应考虑有适当的延时。

6）具有短延时的断路器，若带欠电压脱扣器，则欠电压脱扣器必须是延时的，其延时时间≥短路延时时间。

7）断路器的分励脱扣器额定电压=控制电源电压。

8）电动传动机构的额定工作电压=控制电源电压。

9）校核断路器的接线方向，如果断路器技术文件或端子上表明只能上进线，则安装时不可采用下进线。母联开关则一定要选用可下进线的断路器。

除一般选用原则外，应注意断路器的用途。对配电用断路器和电动机保护用断路器的选用特点应分别考虑。

8.10.1.2 配电用断路器的选用

配电用断路器是指在低压电网中专门用于分配电能的断路器，包括电源总开关和负载支路开关。在选用这一类断路器时，除考虑上述一般选用原则外，还需特别考虑把系统的故障限制在最小范围内，防止故障时扩大停电区域，为此需增加下列选用原则：

1）断路器的长延时动作电流整定值≤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%。

2）3倍长延时动作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。(www.xing528.com)

3）短延时动作电流整定值≥1.1×（I_jx+1.35kI_ed）

式中 I_jx——线路计算负载电流；

k———电动机的起动电流倍数；

I_ed———电动机额定电流。

4）瞬时电流整定值≥1.1×（I_ix+k₁kI_edm）

式中 k₁——电动机起动电流的冲击系数，一般取k₁=1.72；

I_edm——最大的一台电动机的额定电流。

5）短延时的时间阶梯按配电系统的分段而定。一般时间阶梯为2～3级。每级之间的短延时时差为0.1～0.2s，视断路器短延时机构的动作精度而定，其可返回时间应保证各级的选择性动作。选定短延时阶梯后，最好按被保护对象的短时耐受电流加以校核。为保证选择性可考虑区域联锁。

6）为了进一步提高系统的选择性，可采用区域联锁措施。设有图8-138所示的电力系统，断路器分装在三级（三个区域），控制线可联锁多台断路器。区域1、区域2中的断路器都有短路延时t₂。当有短路电流通过断路器时，断路器经延时t₂分断。若在区域2下端发生短路，检测故障的智能控制器送一个信号给上级断路器，并检查到下级断路器到达的信号。如果有下级断路器送过来的信号，断路器将在脱扣延时期内保持闭合。如果下级没有送过来信号，不论脱扣器是否有延时，断路器将瞬时断开。这样减少了故障动作范围，缩短了断路器的分断时间，降低了断路电流对设备的危害，对断路器短路延时和接地故障保护都适用。

8.10.1.3 电动机保护用断路器的选用

电动机保护用断路器可分为两类：一类是指断路器只作保护而不负担正常操作；另一类是指断路器需兼作保护和不频繁操作之用。后一类情况需考虑操作条件和通电操作性能。电动机保护用断路器的选用原则为：

（1）长延时电流整定值=电动机额定电流。

（2）瞬时整定电流：

1）对保护笼型异步电动机的断路器，瞬时整定电流=（8～15）倍电动机额定电流；取决于被保护笼型异步电动机的型号、功率和起动条件。

2）对于保护绕线转子异步电动机的断路器，瞬时整定电流=（3～6）倍电动机额定电流，取决于被保护绕线转子异步电动机的型号、功率和起动条件。

3）6倍长延时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，可选用可返回时间为1s、3s、5s、8s、15s中的某一档。

8.10.1.4 断路器与上下级电器保护特性的配合要求

配电系统中，并非只有断路器，还存在许多别的电器，需考虑断路器与上下级保护电器特性的配合。最好将各个电器的保护特性绘制于坐标纸上，以比较其特性的配合情况。建议电流用横坐标表示，时间用纵坐标表示，两个坐标均用对数坐标刻度。此外，为了便于研究各种型式的过电流保护装置的配合，建议电流以稳定电流的倍数表示，时间以秒表示。其配合须考虑以下一些条件：

1）断路器的长延时特性低于被保护对象（如电线、电缆、电动机、变压器等）的允许过载特性。

2）低压侧主开关短延时脱扣器与高压侧过电流保护继电器的配合级差为0.4～0.7s，视高压侧保护继电器的型式而定。

3）低压侧主开关过电流脱扣器保护特性低于高压侧熔化特性。

4）断路器与熔断器配合时，一般熔断器作为后备保护。应选择交接电流I_B为断路器额定短路通断能力的80%，当短路电流大于I_B时，应由熔断器动作。

5）上级断路器短延时整定电流≥1.2倍下级断路器短延时或瞬时（若下级无短延时）整定电流。

6）上级断路器的保护特性和下级断路器的保护特性不能交叉。在级联保护方式时，可以交叉，但交点短路电流应为下级断路器的80%。

7）在具有短延时和瞬时动作的情况下，上级断路器瞬时整定电流≤断路器的延时通断能力，且≥1.1倍下级断路器进线处的短路电流。