论民用建筑变压器低压侧主保护断路器的选择

韩巍

【摘 要】在民用建筑中，变压器低压侧主保护断路器的选择成为建设的主要问题之一，对于用电的稳定性以及安全性具有至关重要的意义。在本文中，笔者首先从结构形式、灭弧介质、用途以及保护性能对低压断路器进行分类，其次对断路器的中心—脱扣器进行分类，主要有热脱扣器、电磁脱扣器以及电子脱扣器三种类型，并在此基础上分析了电子脱扣器的常用保护特性及附件特征，旨在探究出更加安全可靠的利用和保护变压器，与同行共勉。

【关键词】变压器；主保护断路器；脱扣器；整定电流；保护特性

0.引言

变压器作为最主要的电气设备，在民用建筑中经常会遇到变压器相关辅助配电元器件的选择问题，如低压侧主保护断路器，根据实际建筑的不同特征以及变压器的不同特性，在选择的过程中需要再三分析。变压器的相关辅助配电设备的技术参数选择，无疑对整个配电系统有着决定性的影响。在民用建筑的变压器低压侧主保护断路器选择中，经常会选用框架式断路器，并且多采用电子脱扣器。笔者结合自身经验，在讨论民用建筑变压器低压侧主保护断路器的选择问题上，对电子脱扣器的特征进行了重点分析。

1.低压断路器的分类

低压断路器的种类很多，按照结构形式、灭弧介质、用途以及保护性能等不同参数来分，可以有不同的类型：

1.1按结构形式分

按结构形式分，有万能式断路器（又称框架式）、塑料外壳式断路器、微型断路器。

1.2按灭弧介质分

按灭弧介质分，有空气断路器和真空断路器等。

1.3按用途分

按用途分，有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护用断路器。

1.4按保护性能分

按保护性能分，有非选择型（A类）和选择型（B类）两类。非选择型断路器，一般为瞬时动作，只作短路保护用；也有的为长延时动作，只作为负荷保护用。选择型断路器，有两段保护、三段保护和智能化保护。两段保护常用的为瞬时和长延时，或长延时和短延时两段，三段保护为瞬时、短延时与长延时特性三段。其中瞬时和短延时特性适于短路保护，而长延时特性适于过负荷保护。

2.脱扣器的分类

断路器的中心部件即是脱扣器，主要有热脱扣器、电磁脱扣器以及电子脱扣器三种类型。

2.1热脱扣器

热脱扣器也就是过载保护脱扣器。热保护是指电流经过脱扣器时热元件发热（直热式电流直接过双金属片），双金属片受热变形，当变形至一定程度时，打击牵引杆从而带动机构动作切断电路。热脱扣器性能稳定且不受电压波动影响、寿命长，但灵敏度低、不易整定。

2.2电磁脱扣器

电磁脱扣器只提供磁保护，也就是短路保护，其实际上是一个磁回力，当电流足够大时产生的磁场力克服反力弹簧吸合衔铁打击牵引杆从而带动机构动作切断电路。

一般来说，电路中都用热磁脱扣器即复式脱扣器来提供短路和过载保护，只有一些特殊场合用电磁脱扣器提供短路保护，而由其它元件（如热继电器）来提供过载保护。

2.3电子脱扣器

电子脱扣器具备了热脱扣器和电磁脱扣器的所有功能，并可以方便地进行整定。电子脱扣器就是用电子元件构成的电路，检测主电路电流，放大、推动脱扣机构。 电子脱扣器的优点是功能完善，可以提供三段甚至四段保护；灵敏度高，动作值比较精确，而且可以调节，整定方便；加装通讯模块后还可以与上位机连接，进行远程控制，基本不受环境温度影响。其缺点就是受电源影响、略易损坏，成本过高，而且国货可靠性不高。

3.电子脱扣器的常用保护特性及附件

（1）长延时保护Ⅰzd1：作过载保护其动作时间可以不小于10秒钟。

（2）短延时保护Ⅰzd2：动作时间约为0.1～0.4秒，短延时脱扣器可作短路保护，也可作过载保护。

（3）瞬时保护Ⅰzd3：用作短路保护，此种特性的过电流保护通常能无选择性地迅速切除短路故障，其动作时间约为0.02秒。

（4）三段保护特性：同时具有长延时、短延时及瞬时保护，是较完整的保护方式。

（5）根据需要还可以组合成二段保护（瞬时脱扣加长延时脱扣，或者短延时脱扣加长延时脱扣），也可有一段保护（瞬时脱扣或长延时脱扣）。

还可实现其他功能特性，如欠电压，分励，过电压脱扣等。变压器低压侧主保护断路器通常不设瞬时跳闸保护，以保证系统的选择性。

变压器低压侧主保护断路器的脱扣器电流按何种方法来确定一直有很多不同做法。在一些设计中，有通过计算低压侧所带负荷的计算电流来整定主断路器的情况，这时整定脱扣器的电流可能大于或小于变压器低压侧额定电流。当大于时，必然造成变压器过负荷，长时间过载运行，影响变压器的使用寿命并带来危险隐患；小于变压器低压侧额定电流时，如果变压器处于正常工作状态运行在合理负载率范围还好，但通常成双配备的变压器组中一台维修或损坏时，另一台变压器的负载率通常会升高很多，运行变压器的容量就得不到充分利用，降低了变压器的使用效率，完全没有发挥出其真正的运行能力。因此，使变压器低压侧断路器的过负荷整定值与变压器允许的过负荷值相适应才可以，具体做法参考如下：

（1）变压器低压侧主保护长延时过电流脱扣器的整定电流Ⅰzd1。

Ⅰzd1≈K1Ⅰn，K1=1.1，可靠系数

Ⅰn 变压器低压侧额定电流

（2）变压器低压侧主保护短延时过电流脱扣器的整定电流Ⅰzd2

Ⅰzd2≈m K2Ⅰn ，K2=1.3可靠系数m过电流倍数，取3～5

保护时间可取0.2～0.4S，视实际情况选择。

（3）变压器低压侧主保护瞬时过电流脱扣器的整定电流Ⅰzd3

Ⅰzd3>=10Ⅰzd1，我们取1600KVA变压器为例，1600KVA变压器的低压侧额定电流Ⅰn为2309A，Ⅰzd1≈1.1Ⅰn≈2540A 断路器的额定电流要选取3200A，长延时调整为2560A（参考MT32，Micrologic控制单元，3200x0.8档，整定电流级差不同品牌各有不同），Ⅰzd2≈m K2Ⅰn≈4x1.3x2309≈12KA。考虑系统的选择性不设瞬时保护，1600KVA变压器低压出口处短路电流为38.4KA，断路器分断能力应取50KA.，再按实际所接负荷校核上下级选择性。

4.小结

综上所述，变压器对于民用建筑的用电设施具有至关重要的作用。安全性和可靠性是变压器运行的首要条件，只有保证居民用电的安全，才能够在此基础上发挥变压器的重要作用，从而为居民的生活提供更多的便利性。

然而，变压器主断路器的选择是一系列复杂的计算，以上仅讨论了其中的一个方面，还有相关其他参数的确定和校核，在设计中设计人员需要多方比较权衡。本文分析了变压器主断路器的主要特征，实践证明，按变压器额定电流选择主断路器容量在所接负荷变化时能够满足负载要求，并且还起到了保护变压器的作用，在具体的使用过程中，变压器容量也得到了合理的利用。由此可知，在后续民用建设中，变压器应该在选择合理方法的基础上，充分发挥其有效参数，以此来保证供电的可靠性和安全性。

【参考文献】

[1]袁征.价值工程在市政电气设计领域的应用探索[J].电气应用，2012（22）.

[2]陈军，梁海霞，张荣焱，任丽娜，李娟，逯霞.低压配电网短路电流的计算[J].电气应用，2009（01）.

[3]卜浩民.断路器的选择性保护和限流[J].低压电器，2009（03）.