探討輸配電系統(tǒng)斷路器的應(yīng)用

彭海燕

（惠州市大亞灣港灣水電安裝工程有限公司，廣東 惠州 516000）

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)用電要求不斷增大，對(duì)用電質(zhì)量的要求也越來越高，因此如何保證輸配電行業(yè)即國家電網(wǎng)的安全運(yùn)行，應(yīng)如何采用各種必需的保護(hù)電器進(jìn)行必要的各種性能的保護(hù)是至關(guān)重要的、必不可少的頭等大事，只有這樣才能滿足用戶的要求。而這些保護(hù)電器中斷路器為第一重要的保護(hù)電器?？v觀電網(wǎng)運(yùn)行的全局，無論是輸配電線路的主干線、支路，還是電路末端的線路保護(hù)和各種用電設(shè)備的不頻繁合、分和過載、短路、欠電壓等故障的保護(hù)以及各種負(fù)載線路的保護(hù)無一不采用斷路器來實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明，斷路器作為最重要的保護(hù)電器已廣泛的使用在各個(gè)領(lǐng)域中。在輸配電線路中，當(dāng)線路及用電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)切斷故障電路，從而使故障線路中的用電設(shè)備免遭強(qiáng)大的短路或過載電流的破壞，這種及時(shí)切斷故障線路的保護(hù)電器就是斷路器。

1 低壓斷路器的分類

低壓斷路器是一種量大面廣的產(chǎn)品，在輸配電系統(tǒng)中低壓斷路器的數(shù)量占所有斷路器數(shù)量的絕大多數(shù)。低壓斷路器的種類很多，可按用途、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、限流性能、電流種類、極數(shù)、脫扣器種類、傳動(dòng)方式等不同來進(jìn)行分類，常見有以下幾種：

1.1 按用途

有保護(hù)電動(dòng)機(jī)用、保護(hù)變壓器用、保護(hù)動(dòng)力配電線用、保護(hù)照明線路用和觸電保護(hù)用等用途。而對(duì)動(dòng)力配電型斷路器而言，又分為選擇型與非選擇型之分。所謂選擇型是指斷路器本身具有過載長延時(shí)、短路短延時(shí)和短路瞬時(shí)的三段保護(hù)特性?，F(xiàn)在國內(nèi)的智能型和萬能式的斷路器大部分是選擇型，而智能型萬能式斷路器不僅是選擇型本身，還帶有接地故障保護(hù)功能。而對(duì)于電動(dòng)機(jī)保護(hù)型斷路器，它只要有過載長延時(shí)和短路瞬時(shí)的二段保護(hù)性能就夠了，因此也可選用非選擇型的塑殼式斷路器。

1.2 按結(jié)構(gòu)形式

其一是框架式斷路器即萬能式斷路器；其二是塑料外殼式斷路器。其中萬能式斷路器：即所有零件都裝在一個(gè)絕緣的金屬框架內(nèi)，常開啟式，可裝設(shè)多種附件，更換觸頭和部件較為方便，因此多用作電源端總開關(guān)。塑料外殼式斷路器：除接線端子外，觸頭、滅弧室、脫扣器和操作機(jī)構(gòu)都裝在一個(gè)塑料外殼中。一般不考慮維修，適于作支路的保護(hù)開關(guān)。大多數(shù)為手動(dòng)操作。塑料外殼式斷路器可分為工業(yè)用和非熟練人員用兩類。前者適用于企事業(yè)單位的動(dòng)力配電，后者多用于照明電路和民用建筑內(nèi)電氣設(shè)備的配電和保護(hù)。

1.3 按限流性能

有限流式和普通式不限流的兩種低壓斷路器。

2 低壓斷路器的選用

低壓斷路器雖然使用的量大面廣，但在設(shè)計(jì)和實(shí)際使用中應(yīng)按以下原則進(jìn)行選用，以便充分發(fā)揮斷路器的性能和作用，避免造成不必要的浪費(fèi)。

（1）斷路器的額定電壓≥線路額定電壓。

（2）斷路器的額定電流與過電流脫扣器的額定電流≥線路計(jì)算負(fù)荷電流。

（3）根據(jù)短路電流來選擇斷路器：斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路的預(yù)期短路電流。斷路器的短路分?jǐn)嗄芰νǔＪ侵钙錁O限短路分?jǐn)嗄芰?。斷路器?個(gè)重要的短路電流分段能力指標(biāo)：極限短路分?jǐn)嗄芰Γ↖cu）、運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Γ↖cs）和短時(shí)耐受電流（Icw）。通常低壓斷路器的運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs絕大多數(shù)是小于它的極限短路分?jǐn)嗄芰cu的。國家標(biāo)準(zhǔn)GB140482規(guī)定，Ics可以是Icu數(shù)值的25%、50%、75%和100%。因此，設(shè)計(jì)選用時(shí)只要符合斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路預(yù)期短路電流就能滿足要求了。而目前國內(nèi)很多斷路器生產(chǎn)廠家，把同一殼架等級(jí)電流的分?jǐn)嗄芰Ψ譃槿舾杉?jí)，它們的價(jià)格也相差很大。在設(shè)計(jì)選用時(shí)，如果為了所謂的安全在選電流的短路分?jǐn)嗄芰r(shí)選大的、加大保險(xiǎn)系數(shù)，則費(fèi)用較高，造成了不必要的浪費(fèi)，實(shí)際上只要選斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰Φ扔诨蛏源笥诰€路中的預(yù)期短路電流就完全可以滿足要求了。

（4）斷路器的欠電壓脫扣器的額定電壓＝線路的額定電壓。

（5）在選擇電動(dòng)機(jī)保護(hù)用的斷路器時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，使斷路器應(yīng)該在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間內(nèi)不動(dòng)作，籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流按8～15倍額定電流計(jì)算。

（6）直流快速斷路器需要考慮過電流脫扣器的動(dòng)作方向（極性）、短路電流上升率di/dt。

（7）漏電保護(hù)斷路器需要選擇合理的漏電動(dòng)作電流和漏電不動(dòng)作電流，并注意能否斷開短路電流。如不能斷開，則需和適當(dāng)?shù)娜蹟嗥髋浜鲜褂谩?/p>

（8）保護(hù)電器的額定頻率應(yīng)與配電系統(tǒng)的頻率相適應(yīng)。

（9）要考慮保護(hù)電器安裝場(chǎng)所的環(huán)境及條件，以選擇與之相適應(yīng)防護(hù)等級(jí)（IP等級(jí)）的產(chǎn)品。

（10）在高海拔地區(qū)（海拔＞2 000 m）應(yīng)選用高海拔用的產(chǎn)品，或者采取必要的技術(shù)措施。

（11）在靠近海邊的地方使用時(shí)，一定要選用防煙霧、防潮濕的斷路器。

3 斷路器附件的應(yīng)用

為了更好地滿足用戶及使用者對(duì)自動(dòng)化高性能的要求，斷路器的附件作為斷路器功能的派生和補(bǔ)充，為斷路器增加了控制手段和擴(kuò)大了保護(hù)功能，使操作和安裝方式更多更全面。

3.1 輔助開關(guān)和報(bào)警開關(guān)

它們都是顯示斷路器當(dāng)前狀態(tài)的機(jī)內(nèi)附件。二者的區(qū)別在于輔助開關(guān)主要用于斷路器的分合狀態(tài)的顯示，但無法區(qū)別斷路器是否是因故障而脫扣。而報(bào)警開關(guān)能顯示斷路器的故障脫扣狀態(tài)，主要用于斷路器因故障而斷開時(shí)的狀態(tài)顯示。

3.2 欠電壓脫扣器

欠電壓脫扣器是一種保護(hù)性附件，當(dāng)電源電壓下降到欠電壓脫扣器額定電壓的 35%～70%時(shí)，欠電壓脫扣器就能使斷路器脫扣；當(dāng)電源電壓低于欠電壓脫扣器額定電壓的35%時(shí)，欠電壓脫扣器能保證斷路器不合閘；而當(dāng)電源電壓高于欠電壓脫扣器額定電壓的85%時(shí)，欠電壓脫扣器能保證斷路器正常工作。

3.3 分勵(lì)脫扣器

分勵(lì)脫扣器是一種實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)距離分閘的附件，當(dāng)分勵(lì)脫扣器的外施電壓為分勵(lì)脫扣器額定控制電壓的 70%～110%時(shí)，就能可靠地分?jǐn)鄶嗦菲鳌?/p>

3.4 電操機(jī)構(gòu)

電操機(jī)構(gòu)是一種遠(yuǎn)距離操作斷路器的附件，既可用來實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)距離分閘操作，也能實(shí)現(xiàn)斷路器的合閘操作。電操機(jī)構(gòu)有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和電磁操作機(jī)構(gòu)兩種。電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，一般適用于630 A及以上大容量框架式斷路器的操作；電磁操作機(jī)構(gòu)由電磁鐵驅(qū)動(dòng)，適用于100 A、225 A等小容量斷路器。此外還有輔助手柄、手柄閉鎖裝置及機(jī)械聯(lián)鎖裝置等附件。

4 斷路器整定電流的計(jì)算

當(dāng)斷路器用于供電線路、動(dòng)力線路、照明線路或異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)線路時(shí)，當(dāng)電路內(nèi)發(fā)生短路、過載、斷路或電壓降低時(shí)，能自動(dòng)切斷電源起保護(hù)作用。而斷路器的瞬時(shí)脫扣器、延時(shí)脫扣器和熱脫扣器的電流整定值到底如何選??？應(yīng)選多大合適？這是我們常遇到的問題，其整定電流值的大小應(yīng)按以下幾點(diǎn)來確定：

4.1 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器整定的電流

當(dāng)斷路器只控制一臺(tái)380 V籠型電動(dòng)機(jī)時(shí)，斷路器瞬時(shí)脫扣器電流的整定值，可按電動(dòng)機(jī)額定電流的10倍來估算，即：

I＝10IN

式中，I：瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器整定電流，A；

IN：電動(dòng)機(jī)額定電流，A。

4.2 配電干線回路瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器整定的電流

當(dāng)斷路器控制配電干線回路時(shí)，其值按回路中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流的 10倍計(jì)，再加上回路中其余負(fù)荷計(jì)算電流的1.3倍來估算，即：

I＝10Inmax＋1.3ΣIN

式中，I：瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器整定電流，A；

Inmax：回路中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流，A；

ΣIN：回路中其余負(fù)荷計(jì)算電流之和，A。

4.3 變壓器瞬時(shí)脫扣器整定電流值

當(dāng)電力變壓器的二次側(cè)供電線路選用斷路器來保護(hù)控制時(shí)，其斷路器瞬時(shí)動(dòng)作整定值按變壓器的3倍來選取。例如變壓器的容量為200 kVA，則瞬時(shí)動(dòng)作整定值為600 A。

4.4 已知籠型電動(dòng)機(jī)容量，求算控制其的斷路器脫扣器整定電流

低壓斷路器的脫扣整定值的計(jì)算與選擇是設(shè)計(jì)和施工中經(jīng)常遇到的問題，由于低壓斷路器常用和多用在對(duì)鼠籠型電動(dòng)機(jī)的供電線路作不頻繁操作的保護(hù)用。如果鼠籠型電動(dòng)機(jī)要或必須頻繁操作，則必須加串一臺(tái)接觸器來實(shí)現(xiàn)。斷路器利用其中的熱脫扣器（或延時(shí)脫扣器）作過載保護(hù)，而利用其中的電磁脫扣器（瞬時(shí)）作短路保護(hù)。斷路器的電磁脫扣器整定電流值按所控制的鼠籠式電動(dòng)機(jī)容量的千瓦數(shù)的倍數(shù)來選擇。例如鼠籠式電動(dòng)機(jī)的容量是3 kW則斷路器的電磁脫扣器整定電流值按3倍來選擇即可。

5 結(jié)束語

斷路器既能帶負(fù)荷通斷電路，又能在短路、過負(fù)荷、過載和失壓自動(dòng)跳閘切斷電源，保護(hù)用電設(shè)備的安全。如果設(shè)計(jì)和施工中選擇不合理、不正確，整定電流的選擇和整定值不正確，則不能在要求的時(shí)間內(nèi)切斷故障線路，造成線路中電纜、電線各種設(shè)備損壞燒毀或者導(dǎo)致非選擇性動(dòng)作；造成大面積的停電事故；造成電網(wǎng)供電質(zhì)量下降等等。因此如何選用合適的、合理的斷路器，如何使用和整定，合理使用斷路器顯得尤為重要。

1 王曉東.關(guān)于高壓斷路器非全相保護(hù)的研究［J］.中國電力教育（上），2010（A01）

2 王衛(wèi)國.斷路器和熔斷器在使用中應(yīng)配合使用［J］.電氣應(yīng)用，2010（11）