电气设计中低压断路器的选择性配合

2013-08-24温丽娟

时代农机 2013年1期

温丽娟

（宁夏工业职业学院机电工程系，宁夏银川 7530001）

断路器是电器设计中最重要的控制电器.它在正常情况下能断开和接通负荷电流,而在被控制电路发生短路故障时,还能自动而快速的将故障从电力系统中切除,以保证电力系统及设备正常运行。而低压断路器即低压自动开关,又称低压空气开关或自动空气断路器,它具有灭弧能力相当强的灭弧罩，因此不仅能带负荷通断电路,而且能切断短路电流,其作用与高压断路器相似。在电器设计中选择性保护是指几种过流保护装置动作特性的协调配合,这是合理使用电器的条件，同时也是为了缩小多支路、多级供电线路的事故范围,及时切除故障线路,防止事故扩大,从而保证正常连续生产。

为实现电路的选择性保护,对电路中的各种电器元件,应适当选择它们各自的动作电流给定值和动作延时,使其按一定的顺序动作。

1 低压断路器的保护特征

图1 断路器的保护特征

为实现选择性保护,断路器的保护特征应当是分段的,如图1,断路器保护特征的ab段是过载保护,ef段是瞬时动作.只要故障电流超过了与e点对应的Ie值,即I＞Ie时,过电流脱扣器便瞬时动作,当I＞Ie时过电流脱扣经过一定的延时后即动作,切除故障电路。

根据需要,断路器的保护特征可以是abcd式的.即过载长延时和断路瞬时动作,为二段性保护,为获得更完整的选择性及上下级短路间的协调配合,还可以是abcdf式保护特征即过载长延时,短路延时和瞬时动作为三段保护特征。自动开关保护特征:根据断路器在不同场合的用途,对电器的选择性要求也不同,因而其保护也有所不同。

2 低压断路器的选择性

（1）配电用断路器的选择性要求。配电用断路器主要用在配电线路中以分配电能,并对配电线路中电线电缆和变压器等提供保护.因此,配电用断路器的额定电流比较大,短路分段能力较高，其选择性可按时间原则整定,即利同上下级断路器整定时间的差别,使各级的断路器能有选择性的分闸.切断故障电流。如图2所示，上级断路器应用过载长延时，短路短延时保护特性，不设短路瞬时脱扣器；下级配出配出回路保护电器，宜采用过载长延时，短路瞬时保护等。所谓选择性就是开关加一个短延时配电器。

图2、图3 配电断路器按时间原则整定

配电断路器还可按电流原则整定，如图3，当上级断路器壳架电流为下级的2倍，整定电流为下级的2.5倍时，可做到完全选择。

为此，选择断路器时，应遵循以下原则：①对于瞬时动作的自动空气断路器，其分断能力应按冲击电流校验，即：自动空气断路器的极限分段电流≥短路冲击电流有效值。②对于动作时间大于0.02S的自动空气断路器，可考虑冲击电流已经衰减，故可用 Sbr≥S謖或 S0.2，Ibr≥I謖或 I0.2检验其分析能力。式中：S謖，I謖最大运行方式下开关电器安装处的次态短路容量和短路电流S0.2,I0.2-最大运行方式下开关电器安装处短路后0.2时的短路容量和短路电流。③自动空气短路器中瞬时过电流脱扣及长延时过流脱扣器的调整范围应满足电路时保护装置整定值的要求。④断路器及其过流脱扣器的额定电流不小于线路计算负载电流。⑤长延时动作电流整定值=（0.8～1.0）导线容许载流量。⑥3陪长延时动作电流整定值的可返回时间不小于线路中最大启动电流的电机的起动时间。⑦3倍长延时动作电流整定值≥1.1(Ijx+1.35KIm)其中：Ijx为线路计算负荷电流；K为启动电流倍数；Im为最大容量电机额定电流。⑧短延时时间按保护对象的热稳定性校验。⑨无短延时的场合，瞬时动作电流整定值≥1.1(Ijx+KK1Im)其中：K1为电机起动电流冲击系数（1.7～2.0）。有短延时的场合，瞬时动作电流整定值不小于1.1倍下级断路器进线端的计算路电流值。作为主开关的配电用断路器，其过载脱扣特性是以电缆和变压器的容许过载特性为依据，同时，它应具有短路延时动作特性以实现选择性保护。此外，自变压器低压侧配出回路至用电设备之间配电级数不宜超过三级。

（2）电机用断路器的选择性要求。用于非频繁的起动和保护的电机，其额定电流较小，短路分断能力较底，它的过载保护特性是以电机的容许过载特性为依据，短路保护特性要求较灵敏，不需要短延时分断，但对起动时的时间有所要求，因为电机的起动电流通常是额定电流的几倍到几十倍，因此，为了充分利用电机的过载能力并保证它能顺利起动和安全运行，选用时应遵循以下原则：①长延时动作电流整定值等于电机的额定电流。②6倍长延时动作电流整定值的可返回时间不小于电机的实际起动时间。③瞬时动作电流整定值：笼型异步电动机=（8～15）倍脱扣器额定电流，饶线型异步电动机=（3～6）倍脱扣器额定电流。

（3）欠压脱扣器的选用。低压断路器的脱扣器分复式，电磁式和热脱扣三种，电磁式只有短路保护；热脱扣式只有过载保护；复式既有短路保护又有过载保护。分闸脱扣器与欠压脱扣器一般不同时安装在一个开关中，具有欠压脱扣器的自动开关，通常用于异步电动机的控制电路。欠压脱扣器的延时宜在下列情况下选用：①要求在发生暂时性欠压。②故障时，能在规定的时限内保持不间断运行及电机在停电后要求能自起动。③断路器配有短路短延时过载脱扣器。若欠压压脱扣器不带延时，则在发生短路故障后，欠压脱扣器将先于短延时过流脱扣器动作，使其不起作用，从而破坏了保护动作的选择性。