低压断路器和熔断器的选择及应用

王刚周罡檀心

（锦州锦开电器集团有限责任公司，辽宁锦州121013）

低压断路器和熔断器的选择及应用

王刚周罡檀心

（锦州锦开电器集团有限责任公司，辽宁锦州121013）

近年来随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，低压断路器和熔断器在电力配电系统中被广泛应用，为了保证其可靠性和安全性，低压断路器和熔断器的选型已成为终端低压配电系统设计的一项重要内容。作为电力配电线路的一种常用保护设备，低压断路器和熔断器是一种不仅可以直接接通和断开电源，正常用电负荷电流和过负荷电流，还可以接通和断开短路电流的开关电器。

断路器和熔断器都具有短路保护及过负载保护功能。但是由于保护原理不同，断路器是通过电流的磁效应作用于电磁脱扣器来实现对配电线路的短路保护功能，通过电流热效作用于热脱扣实规对配电线路的过载保护，断路器的两种保护功能均是对电路中瞬间电流加大的保护；熔断器则是利用电流流经导体使导体发热，直到热量超过导体熔点后融化导体而断开电路保护电器和线路不被烧坏。熔断器的熔断是电流和时间共同作用的结果。

1 低压断路器和熔断器的结构及其各自的特点

低压断路器的外壳、框架采用塑胶压制而成，将触头、灭弧室、各种脱扣器，辅助触头与操作机构等附件都封闭于塑料绝缘壳中，具有结构紧凑，解除防护好，操作容易，安装使用方便，基本不需维护等特点。一般多采用手动操作，大容量可选择电动分合闸。额定电流10-1600A，短路分断能力为15-150kA。过电流脱扣器分为电磁式和电子式两种。一般电磁式脱扣器，仅有过载长延时及短路瞬时二段保护方式；电子式脱扣器，有过载长延时、短路短延时、短路瞬时及接地故障三段或四段保护方式，现已正朝着智能化的方向发展，并具有较好的分段能力、动稳定性和较完善的选择性保护功能，被广泛应用于低压配电系统和各级线路的保护。另外，微型断路器也出现了，具有体积小、分断能力高、限流性能好、操作灵便、型号规格齐全及模块化结构等优点，可以方便地在单极基础上组合成二极、三极和四极微型断路器，广泛使用在100A以下的分支干线及末端配电支路中。另在一般应用中1000A以上的通常采用空气断路器（框架式断路器）。

近年来，断路器产品和技术的发展十分迅速，市场上不断推出新型、保护功能更趋完善的断路器产品，在保护性、便捷性不断提高的同时，具有通信功能的智能型断路器产品也逐步走上舞台。断路器和熔断器相比较，两者相辅相成，各有自己的优缺点及应用范围。断路器的优点：①产品实现保护后可重复使用，操作简便；②产品具备不同的机构来实现过载和短路保护，精确度高；③众多辅件及附件产品（过电压保护、欠电压保护、分励和漏电保护等）能满足客户的需求。缺点：①分断能力小；②选择性差；③单价高；④体积大。熔断器的优点：①分断能力大，速度快；②选择性好；③产品体积小；④单价便宜。缺点：①保护功能单一，仅有一段过电流反时限特性，过载、短路均用此保护；②实现保护后需要更换熔体；③对于三相保护时，其中一相发生熔断保护后，可能将导致电发动机两相运转的不良后果；④产品难以配置辅助功能元件。所以，只有正确认识低压断路器与熔断器在配电线路保护的作用和地位，认清各自的特点，才能在不同的应用环境中更好地发挥他们的作用。

2 合理选型、级间协调

在电力线路中，低压断路器和熔断器都是被作为经常使用的保护设备。由于目前新型低压断路器的发展较为迅速，使很多用户在进行保护设备选择时，更偏重于使用低压断路器，并认为熔断器是落后过时的产品，但我认为这是比较片面。在低压配电系统中，配电线路的过载及短路保护，主要选用电器保护设备和过电流保护等。在选择时，低压断路器和熔断器是可以配合使用的，如线路采用断路器保护，设备采用熔断器保护，其优点是可以减少配电线路的分断级数，降低选择性保护的复杂度，降低成本，同时又能满足保护要求；当选择采用低压断路器加后备熔断保护时，应选熔断器交接点的电流小于低压断路器的额定短路通断能力的80%左右，当短路电流大于熔断器交接点的电流时，应由熔断器动作。同时也应符合国家的相关法规的要求，至少符合以下规定：①其额定电压、频率应与所在回路标称电压及频率相适应②其额定电流不应小于所在回路的计算电流③应适应所在场所的环境条件④应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。用于断开短路电流的保护电器，应满足短路条件下的通断能力。一般选型的步骤：①根据工作场所，满足其型式及技术参数的要求②在初步确定断路器的品牌、型号及规格后，也要考虑与上下级保护装置在保护特性方面的协调配合，从总体上满足系统对选择性保护的要求③要进行逐项校验计算及选定，对于一级供电负荷，可选用现场调试过电流脱扣器整定值和具有计算直接接口的类型；对于二级供电负荷，可选用通过变送器进行数据通信类型的断路器。一般断路器都是采用电磁式或电子式脱扣器，可靠性较高。质量比较有保证的开关柜厂家会提供相应的温升系数，并保证断路器在合理工作状况下始终保证温升在IEC相关要求范围内，并对温升系数有危险的范围，厂家会要求客户对额定电流做一定的降容（一般在10%-15%）使用。

在低压供配电系统中，常见的故障主要有以下几个方面：过载、短路、冲击电流、接地故障、电压降及瞬时断电出现的暂态电流等。当故障发生时，为保证无故障部分能正常供电，就必须考虑保护装置之间的协调与配合。在低压配电系统中，过载和短路最常见，一般把电流1.1-10倍的工作电流称为过载，高于10倍时称短路。应区别不同类别的故障，采用带瞬动或短时脱水器的保护装置，切除短路或过电流故障。在做选型时应注意以下几点①过载区域和短路区域②短路选择性技术a电流的选择性。上下级断路器保护整定电流具有一定的级差b时间的选择性。上级断路器带有短路短延时动能，并与下级有动作时间差c逻辑的选择性。通过上下级断路器的区域选择性联锁功能实现完全的选择性d能量的选择性。上下级断路器额定电流具有一定的级差，利用断路器的脱扣能量不同来实现选择性脱扣。

3 合理安装

连接及安装方式：主要有垂直安装和水平安装，在选型时也要考虑安全、经济、维护等因素，基本上分三种：①固定式低压断路器，由单个部件组成，均适合固定式或抽式低压配电柜内，及各类配电箱内安装②插入式低压断路器，由固定不分无导轨与活动部件两部分组成③抽出式低压断路器，由固定部分有导轨与活动部件两部分组成。

4 结论

本文首先对低压断路器和熔断器的各自特征进行科学的分析比较，在供配电系统中适合断路器规格及其功能外，考虑上下级供配电的性能匹配。特别是根据不同负载供配电连续性的重要程度，来确定选用是全选择性保护配电，还是局部选择性配供电或后备保护配供电方式更为适合，用户可综合电流、时间、逻辑和能量等因素，实现上下级协调配合，设计出最为经济的低压配电系统。

［1］李奎,陆俭国,武一,等.塑壳断路器的过载保护可靠性及其实验装置的研究[C] //第二届电工产品可靠性与电接触国际会议论文集.2007：129-133.

［2］倪远平.现代低压电器及其控制技术[M].重庆：重庆大学出版社,2003.

杨玉洁］

王刚（1983—），男，毕业于辽宁石油化工大学，专科，锦州锦开电器集团有限责任公司，电气工程师。