論民用建筑變壓器低壓側(cè)主保護斷路器的選擇

韓巍

【摘 要】在民用建筑中，變壓器低壓側(cè)主保護斷路器的選擇成為建設(shè)的主要問題之一，對于用電的穩(wěn)定性以及安全性具有至關(guān)重要的意義。在本文中，筆者首先從結(jié)構(gòu)形式、滅弧介質(zhì)、用途以及保護性能對低壓斷路器進行分類，其次對斷路器的中心—脫扣器進行分類，主要有熱脫扣器、電磁脫扣器以及電子脫扣器三種類型，并在此基礎(chǔ)上分析了電子脫扣器的常用保護特性及附件特征，旨在探究出更加安全可靠的利用和保護變壓器，與同行共勉。

【關(guān)鍵詞】變壓器；主保護斷路器；脫扣器；整定電流；保護特性

0.引言

變壓器作為最主要的電氣設(shè)備，在民用建筑中經(jīng)常會遇到變壓器相關(guān)輔助配電元器件的選擇問題，如低壓側(cè)主保護斷路器，根據(jù)實際建筑的不同特征以及變壓器的不同特性，在選擇的過程中需要再三分析。變壓器的相關(guān)輔助配電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)選擇，無疑對整個配電系統(tǒng)有著決定性的影響。在民用建筑的變壓器低壓側(cè)主保護斷路器選擇中，經(jīng)常會選用框架式斷路器，并且多采用電子脫扣器。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗，在討論民用建筑變壓器低壓側(cè)主保護斷路器的選擇問題上，對電子脫扣器的特征進行了重點分析。

1.低壓斷路器的分類

低壓斷路器的種類很多，按照結(jié)構(gòu)形式、滅弧介質(zhì)、用途以及保護性能等不同參數(shù)來分，可以有不同的類型：

1.1按結(jié)構(gòu)形式分

按結(jié)構(gòu)形式分，有萬能式斷路器（又稱框架式）、塑料外殼式斷路器、微型斷路器。

1.2按滅弧介質(zhì)分

按滅弧介質(zhì)分，有空氣斷路器和真空斷路器等。

1.3按用途分

按用途分，有配電用斷路器、電動機保護用斷路器、照明用斷路器和漏電保護用斷路器。

1.4按保護性能分

按保護性能分，有非選擇型（A類）和選擇型（B類）兩類。非選擇型斷路器，一般為瞬時動作，只作短路保護用；也有的為長延時動作，只作為負荷保護用。選擇型斷路器，有兩段保護、三段保護和智能化保護。兩段保護常用的為瞬時和長延時，或長延時和短延時兩段，三段保護為瞬時、短延時與長延時特性三段。其中瞬時和短延時特性適于短路保護，而長延時特性適于過負荷保護。

2.脫扣器的分類

斷路器的中心部件即是脫扣器，主要有熱脫扣器、電磁脫扣器以及電子脫扣器三種類型。

2.1熱脫扣器

熱脫扣器也就是過載保護脫扣器。熱保護是指電流經(jīng)過脫扣器時熱元件發(fā)熱（直熱式電流直接過雙金屬片），雙金屬片受熱變形，當變形至一定程度時，打擊牽引桿從而帶動機構(gòu)動作切斷電路。熱脫扣器性能穩(wěn)定且不受電壓波動影響、壽命長，但靈敏度低、不易整定。

2.2電磁脫扣器

電磁脫扣器只提供磁保護，也就是短路保護，其實際上是一個磁回力，當電流足夠大時產(chǎn)生的磁場力克服反力彈簧吸合銜鐵打擊牽引桿從而帶動機構(gòu)動作切斷電路。

一般來說，電路中都用熱磁脫扣器即復式脫扣器來提供短路和過載保護，只有一些特殊場合用電磁脫扣器提供短路保護，而由其它元件（如熱繼電器）來提供過載保護。

2.3電子脫扣器

電子脫扣器具備了熱脫扣器和電磁脫扣器的所有功能，并可以方便地進行整定。電子脫扣器就是用電子元件構(gòu)成的電路，檢測主電路電流，放大、推動脫扣機構(gòu)。 電子脫扣器的優(yōu)點是功能完善，可以提供三段甚至四段保護；靈敏度高，動作值比較精確，而且可以調(diào)節(jié)，整定方便；加裝通訊模塊后還可以與上位機連接，進行遠程控制，基本不受環(huán)境溫度影響。其缺點就是受電源影響、略易損壞，成本過高，而且國貨可靠性不高。

3.電子脫扣器的常用保護特性及附件

（1）長延時保護Ⅰzd1：作過載保護其動作時間可以不小于10秒鐘。

（2）短延時保護Ⅰzd2：動作時間約為0.1～0.4秒，短延時脫扣器可作短路保護，也可作過載保護。

（3）瞬時保護Ⅰzd3：用作短路保護，此種特性的過電流保護通常能無選擇性地迅速切除短路故障，其動作時間約為0.02秒。

（4）三段保護特性：同時具有長延時、短延時及瞬時保護，是較完整的保護方式。

（5）根據(jù)需要還可以組合成二段保護（瞬時脫扣加長延時脫扣，或者短延時脫扣加長延時脫扣），也可有一段保護（瞬時脫扣或長延時脫扣）。

還可實現(xiàn)其他功能特性，如欠電壓，分勵，過電壓脫扣等。變壓器低壓側(cè)主保護斷路器通常不設(shè)瞬時跳閘保護，以保證系統(tǒng)的選擇性。

變壓器低壓側(cè)主保護斷路器的脫扣器電流按何種方法來確定一直有很多不同做法。在一些設(shè)計中，有通過計算低壓側(cè)所帶負荷的計算電流來整定主斷路器的情況，這時整定脫扣器的電流可能大于或小于變壓器低壓側(cè)額定電流。當大于時，必然造成變壓器過負荷，長時間過載運行，影響變壓器的使用壽命并帶來危險隱患；小于變壓器低壓側(cè)額定電流時，如果變壓器處于正常工作狀態(tài)運行在合理負載率范圍還好，但通常成雙配備的變壓器組中一臺維修或損壞時，另一臺變壓器的負載率通常會升高很多，運行變壓器的容量就得不到充分利用，降低了變壓器的使用效率，完全沒有發(fā)揮出其真正的運行能力。因此，使變壓器低壓側(cè)斷路器的過負荷整定值與變壓器允許的過負荷值相適應才可以，具體做法參考如下：

（1）變壓器低壓側(cè)主保護長延時過電流脫扣器的整定電流Ⅰzd1。

Ⅰzd1≈K1Ⅰn，K1=1.1，可靠系數(shù)

Ⅰn 變壓器低壓側(cè)額定電流

（2）變壓器低壓側(cè)主保護短延時過電流脫扣器的整定電流Ⅰzd2

Ⅰzd2≈m K2Ⅰn ，K2=1.3可靠系數(shù)m過電流倍數(shù)，取3～5

保護時間可取0.2～0.4S，視實際情況選擇。

（3）變壓器低壓側(cè)主保護瞬時過電流脫扣器的整定電流Ⅰzd3

Ⅰzd3>=10Ⅰzd1，我們?nèi)?600KVA變壓器為例，1600KVA變壓器的低壓側(cè)額定電流Ⅰn為2309A，Ⅰzd1≈1.1Ⅰn≈2540A 斷路器的額定電流要選取3200A，長延時調(diào)整為2560A（參考MT32，Micrologic控制單元，3200x0.8檔，整定電流級差不同品牌各有不同），Ⅰzd2≈m K2Ⅰn≈4x1.3x2309≈12KA?？紤]系統(tǒng)的選擇性不設(shè)瞬時保護，1600KVA變壓器低壓出口處短路電流為38.4KA，斷路器分斷能力應取50KA.，再按實際所接負荷校核上下級選擇性。

4.小結(jié)

綜上所述，變壓器對于民用建筑的用電設(shè)施具有至關(guān)重要的作用。安全性和可靠性是變壓器運行的首要條件，只有保證居民用電的安全，才能夠在此基礎(chǔ)上發(fā)揮變壓器的重要作用，從而為居民的生活提供更多的便利性。

然而，變壓器主斷路器的選擇是一系列復雜的計算，以上僅討論了其中的一個方面，還有相關(guān)其他參數(shù)的確定和校核，在設(shè)計中設(shè)計人員需要多方比較權(quán)衡。本文分析了變壓器主斷路器的主要特征，實踐證明，按變壓器額定電流選擇主斷路器容量在所接負荷變化時能夠滿足負載要求，并且還起到了保護變壓器的作用，在具體的使用過程中，變壓器容量也得到了合理的利用。由此可知，在后續(xù)民用建設(shè)中，變壓器應該在選擇合理方法的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮其有效參數(shù)，以此來保證供電的可靠性和安全性。

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