西门子断路器选型.doc

西门子断路器选型.doc

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低压断路器用作交、直流线路的过载、短路保护，被广泛应用于建筑照明、动力配电线路、用电设备作为控制开关和保护设备，也可用于不频繁起动电动机以及操作或转换电路

1．种类

（1）万能式断路器

（2）塑料外壳式断路器

（3）电动斥力式限流断路器

（4）剩余电流保护断路器

（5）直流快速断路器

（6）灭磁断路器

2．低压断路器的选用要点

表示低压断路器性能的主要指标有分断能力和保护特性。

分断能力是指开关在指定的使用和工作条件及在规定的电压下接通和分断的最大电流值（kA）。

保护特性主要分为过电流保护、过载保护和欠电压保护三种。

（1）额定电压

断路器的额定电压应大于线路额定电压。

主要是交流380V或直流220V的供电系统。

按线路额定电压进行选择时应满足下列条件：

（4-10-5）

式中——低压断路器的额定电压，V；

——线路的额定电压，V。

（2）额定电流

断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流应大于线路计算负荷电流。

当按线路的计算电流选择时，应能满足下式：

（4-10-6）

式中——低压断路器的额定电流，A；

——线路的计算电流或实际电流，A。

如果环境温度低于+40℃，则电器产品温度每低1℃，允许电流比额定电流值增加0.5%。

但增加总数不得超过20％。

10.5低压断路器

断路器的保护定值

（1）长延时脱扣器的电流整定值，动作时间可以不小于10s；长延时脱扣器只能作过载保护。

（2）短延时脱扣器的电流整定值，动作时间约为0.1～0.4s；短延时脱扣器可以作短路保护，也可以作过载保护。

（3）瞬时脱扣器的电流整定值，其动作时间约为0.02s。

瞬时脱扣器一般用作短路保护。

10.5低压断路器

（3）瞬时过电流脱扣器的整定电流

瞬时脱扣器的动作时间为0.02s左右。

瞬时或短时过电流脱扣器的整定电流应能躲开线路的尖峰电流。

1）负载是单台电动机，整定电流按下式计算

（4-10-7）

式中——瞬时或短时过电流脱扣器整定电流值，A；

——可靠系数，对动作时间大于0.02s的断路器，K

取1.35，对动作时间小于0.02s的断路器K取

1.7～2.0；

——电动机的起动电流，A。

10.5低压断路器

2）当配电线路不考虑电动机的起动电流时，按下式计算整定值

（4-10-8）

式中——配电线路的尖峰电流，A；

——可靠系数，一般取1.35。

3）当配电线路考虑电动机的起动电流时，按下式计算整定值

（4-10-9）

式中——正常工作电流和可能出现的自起动电机

的起动电流的总和，A。

10.5低压断路器

（3）短时过电流脱扣器的整定电流

确定本级断路器短延时过电流脱扣器动作电流的整定，应与下一级开关整定电流选择性配合。

本级动作整定电流应大于或等于下一级低压断路器短延时或瞬时动作整定值的1.2倍。

若下一级有多条分支线，则取各分支路低压断路器中最大整定值的1.2倍。

10.5低压断路器

（4）长延时过电流脱扣器整定电流

长延时过电流脱扣器整定电流应大于线路中计算电流

（4-10-9）

式中——过电流脱扣器的长延时动作整定电

流值，A；

——可靠系数，一般取1.1；

——线路的计算电流，单台电动机是指

电动机的额定电流，A。

10.5低压断路器

校验一：

长延时过电流脱扣器在配电线路过载时的可靠性。

如对电动机进行保护，则电动机在过载20％时应使保护装置动作；

校验二：

在配电线路出现尖峰负荷时或在电动机起动时，长延时过电流脱扣器不误动。

脱扣器在3倍整定电流值下的可返回时间，取决于线路中尖峰电流的持续时间，也就是线路中最大容量的异步电动机直接起动的持续时间。

一般情况下，电动机的轻载起动时间不超过2.5～4s，电动机满载起动时间不超过6～8s，个别电动机重载起动时间达15s。

返回时间越小，说明线路电流大于长延时脱扣器整定电流值的倍数越高，保护装置的动作越快。

10.5低压断路器

（5）分断能力

1）断路器额定短路分断能力应大于线路中最大短路电流。

2）断路器的额定极限短路分断能力应大于断路器额定运行短路分断能力（对于直流电流线路，两者的数值相同）。

分断能力是指低压断路器在规定的试验（如电压、频率、线路其它参数等）条件下，能够接通成切断短路电流的数值。

分断能力用电流有效值（kA）表示。

3）断路器额定运行短路分断能力应大于线路中最大短路电流。

4）断路器的额定短时耐受电流（0.5s、3s）应大于线路中短时持续短路电流。

10.5低压断路器

当分断能力不够，一般的线路，可用有填料式熔断器（RT0）来替代低压断路器。

对于特别重要的供电线路，应采用更大容量的低压断路器

10.5低压断路器

（6）断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。

（7）直流快速断路器需考虑过电流脱扣器的动作方向（极性）、短路电流上升率。

（8）剩余电流保护断路器需选择合理的剩余电流动作电流和剩余电流不动作电流。

注意能否断开短路电流，如不能断开短路电流则需要适当的熔断器配合使用。

（9）灭磁断路器选择时需考虑发电机的强励电压、励磁线圈的时间常数、放电电阻及断开强励电流的能力。

10.1.1断路器的作用

高压断路器在正常运行时用它接通或切断负荷电流；

在电气设备或线路发生短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流，切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。

10.1.2断路器的功能

断路器开断电路时，充分利用交流电弧电流每半周过零一次自然熄弧的特点，加强去游离使电弧不再复燃。

其介质强度恢复主要由断路器灭弧装置和介质特性所决定。

系统电压恢复过程可能是周期性的或非同期性的。

取决于被开断电路的参数。

10.1.3断路器的分类

型号特征额定断流容量，MVA

S─少油断路器额定电流，A

D─多油断路器派生标志

K─空气断路器C─带有手车装置

Q─产气断路器G─改进型

Z─真空断路器D─带有电磁操作结构

L─六氟化硫断路器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ─断流容量

C─磁吹断路器额定电压，kV

安装条件设计序号

N─户内

W─户外

1．多油断路器：

利用绝缘油作为灭弧介质、相间及相对地绝缘介质。

2．少油断路器：

绝缘油只作灭弧介质。

载流部分是借空气和陶器绝缘材料或有机绝缘材料来绝缘，灭弧方式多为横向吹动电弧。

3．空气断路器：

利用压缩空气的吹动来熄灭电弧的。

和控制断路器的分合阐动作。

4．SF6断路器：

用SF6气体作绝缘和灭弧介质。

5．磁吹式断路器：

当电弧电流通过吹弧线圈以产生磁束来吹弧及消弧。

6．真空断路器：

利用真空灭弧和绝缘，灭弧时间一般只有半个周波。

10.2断路器的主要性能与参数

1．额定电压及额定电流

（1）额定电压

指断路器长期工作的标准电压（对三相系统指线电压）。

电力系统在运行中允许有±5％的波动，断路器必须适应在电压变化范围内能长期工作，为此断路器出厂时都以最高工作电压进行鉴定。

如：

对3～220kV范围内，其最高工作电压较额定电压约高15％左右；对330kV以上，规定最高工作电压较额定电压高10%。

2）额定电流

指在额定频率下长期通过此电流时，断路器无损伤，且各部分发热不超过长期工作时最高允许发热温度。

我国规定额定电流为：

200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。

2．额定开断电流和额定断流容量

（1）断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流。

在额定电压下，能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。

它是标志断路器开断能力的一个重要参数。

我国规定额定开断电流为：

1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。

（2）把额定条件下的开断能力称为额定断流容量。

三相电路的额定断流容量，以

（MVA）表示。

我国根据国际电工委员会（IEC）的规定，现只把额定开断电流作为表征开断能力的唯一参数，而断流容量仅作为描述断路器特性的一个数值。

3．关合能力

说明断路器关合短路故障能力的参数为额定关合电流。

其数值以关合操作时，瞬态电流第一个大半波峰值来表示，制造部门对关合电流一般取额定开断电流的倍即

（4-10-1）

式中——额定关合电流，kA；

——额定开断电流，kA。

断路器关合短路电流的能力除与灭弧装置性能有关外，还与断路器操动机构的合闸功率的大小有关。

4．耐受性能

断路器应具有足够的耐受短时短路电流作用的能力，简称耐受能力。

（1）短时热电流（热稳定电流）在规定的时间内（规定标准时间为2s，需要大于2s时推荐4s）断路器在合闸位置，可能经受的短时热电流有效值（kA），称为短时热电流（或短时耐受电流），断路器标准中规定

（4-10-2）

短时热电流通过断路器时，各零部件的温度不应超过短时发热最高允许温度，且不致出现触头熔接或软化变形，以及其它妨碍正常运行的异常现象。

允许发热最高温度数值随材料而异。

（2）峰值耐受电流峰值耐受电流亦称动稳定电流，即在规定的使用条件和性能下，断路器在合闸位置时所能经受的电流峰值。

它与关合电流不同的是，峰值耐受电流是断路器处于合闸位置时通过的短路电流，而关合电流则是由于断路器关合短路故障所产生的短路电流。

峰值耐受电流也是以短路电流的第一个大半波峰值电流来表示，且

（4-10-3）

峰值耐受电流反映了断路器承受由于短路电流产生电动力的耐受性能，它决定断路器的导电部分和绝缘支撑件的机械强度以及触头的结构形式。

5．操作性能

（1）全开断时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到电弧熄灭为止的时间间隔。

即

（4-10-4）

式中——全开断时间，s；

——分闸时间，s；从断路器接到分闸命令瞬间到

所有相的触头都分离的时间间隔，亦称为断

路器固有分闸时间；

——燃弧时间，s；是指某一相首先起弧瞬间到所

有相电弧全部熄灭的时间间隔。

全开断时间是说明断

路器开断过程快慢的主

要参数，它直接影响故

障对设备的损坏程度、

故障范围、传输容量和

系统的稳定性。

断路器开断时间示意图

（2）合闸时间处于分闸位置的断路器，从接

到合闸命令瞬间起到所有相的触头均接触为止的

时间称为合闸时间。

6．自动重合闸性能

自动重合闸的操作循环：

分——合分——合分。

为断路器开断故障电路，从电弧熄灭起到电路重新接通的时间，称为无电流间隔时间，一般为0.3s或0.5s；为强送电时间，一般为180s。

断路器开断时间与无电流间隔时间之和称为自动重合闸时间。

金属短接时间系指断路器重合闸操作后，触头闭合到第二次触头分开所需用的时间。