低压保护电器的选择和整定

河南煤化精细化工有限公司 张 伟 高 伟 张国军

低压保护电器的选择和整定

河南煤化精细化工有限公司 张 伟 高 伟 张国军

保护电器在低压配电系统中占有重要地位，在配电线路发生故障时，切断故障电路的器件主要是低压熔断器和低压断路器。如果设计中整定不正确，将不能在要求的时间内切断故障电路，会损坏电线、电缆，甚至扩大事故，或者导致非选择性动作，扩大停电范围。

为了正确选择和整定电器参数，首先要了解保护电器的主要性能，同时要熟知国家标准——《低压配电设计规范》（GB50054-95）的有关规定，会按照配电系统的状况和计算的故障电流值（短路电流和接地故障电流等），正确整定保护电器的参数，即在规定的时间之内可靠切断故障电流（或发出报警），同时要求有选择地切断故障电流，即只切断发生故障的一段电路，而不切断上级配电线路。

一、保护电器的主要性能

1. 时间—电流特性。不同大小的故障电流决定不同的熔断时间，时间—电流特性是一种反时限特性曲线。制造厂应提供弧前和熔断时间—电流特性或时间—电流带。

2. 熔断体的分断能力。即在规定使用性能条件下，熔断体在规定电压下能够分断的预期电流值，该电流值指的是对交流熔断器或指交流分量有效值。

3. 过电流选择性。即两个或多个过电流保护电器之间相关特性的配合。当在给定范围内出现过电流时，指定的保护电器动作，而其他的不动作。标准规定，当弧前时间大于0.01s时，额定电流之比为1.6∶1的两级熔断器之间的选择性可得到保证。

二、低压断路器

1. 短路特性。

（1）额定短路接通能力（Icm）。用最大预期峰值电流表示。

（2）额定短路分断能力。规定如下： 额定极限短路分断能力（Icu）用预期分断电流（kA）表示；交流用交流分量有效值表示。额定运行短路分断能力（Ics）用预期分断电流（kA）表示，相当于Icu的某一百分数，标准百分数规定为100% Icu、75% Icu、50% Icu。对于A类断路器，还可以为25% Icu。

（3）交流断路器的短路接通和分断能力的关系。两者的比值应不小于1.5，不大于2.2，按短路分断能力大小和不同功率因数决定。

（4）额定短时耐受电流（Icw）。对于交流，Icw为有效值，Icw值应不小于断路器额定电流In的12倍，且不得小于5kA，最大不超过30kA。与Icw相应的短延时不应小于0.05s，可选取0.05s、0.1s、0.25s、0.5s和1.0s几档。

2. 脱扣器。

（1）脱扣器的形式。 分励脱扣器、过电流脱扣器、欠电压脱扣器，其他如使用很多接地故障保护的脱扣器。

（2）过电流脱扣器的种类。定时限过电流脱扣器，也就是短延时过电流脱扣器；反时限过电流脱扣器，通常称为长延时过电流脱扣器；瞬时过电流脱扣器。

（3）过电流脱扣器的电流整定值。用电流值的倍数或直接用安培数表示。

（4）过电流脱扣器的脱扣时间整定值。 定时限的延时时间整定值用秒（s）表示，反时限的应给出时间—电流特性曲线。

（5）反时限过电流脱扣器的断开动作特性。在基准温度下，所有相极通电至1.05In，即约定不脱扣电流时，在约定时间（对In＞63A为2h，In≤63A为1h）内不应脱扣，使电流上升到1.3In，即约定脱扣电流时，应在小于约定时间内脱扣。

三、关于配电线路保护的规定

配电线路保护是要防止两方面的事故：一是因间接接触而导致电击，二是因电路障导致配电线路过热，进而造成损坏。配电线路应装设短路保护、过载保护和接地故障保护，并分别作如下规定。

1. 过负载保护。配电线路过负载保护，应在过载电流对导体绝缘、接头、端子及周围物体造成损害前切断过载电流，但如突然切断电路会导致更大损失时，应发出报警而不切断电路。

2. 接地故障保护。为防止人身间接电击以及线路损坏，甚至引起电气火灾等事故的发生，需要设置接地故障保护。接地故障保护适用于I类电气设备，所在场所为正常环境，人身电击安全电压限值（UL）不超过50V。采用接地故障保护的同时，建筑物内各种导电体应作等电位联结。

3. 短路保护。发生故障时，导体温度急剧上升并超过允许工作温度，要求在短路电流对导体和连接件的热作用造成危害之前切断短路故障电路，当短路持续时间不大于5s时，应对绝缘导体的热稳定性进行校验。

四、保护电器选择的通用要求

低压配电线路保护电器必须是符合国家标准的产品。断路器和熔断器的国家标准是21世纪初修订的，等同采用IEC标准，达到国际先进水平。保护电器的额定电压应与所在配电回路的标称电压相适应；保护电器的额定电流不应小于该配电回路的计算电流，保护电器的额定频率应与配电系统的频率相适应；保护电器要切断短路故障电流，应满足短路条件下的动稳定和热稳定要求，还必须具备足够的通断能力。分断能力应按保护电器出线端位置发生的预期三相短路电流有效值进行校核。虽然我国的保护电器产品达到国际先进水平，其通断能力足以满足配电系统的要求；但是，保护电器的通断能力具有不同的等级，所以，在配电设计中，应进行校验，重点是当配电变压器容量较大，而安装在靠近变压器的保护电器容量又较小时，更应作计算和校验；考虑保护电器安装场所的环境条件，以选择相适应防护等级（IP等级）的产品。

五、保护电器保护特性的选型原则

配电线路在正常使用中和用电设备正常启动时，保护电器不会动作；保护电器必须在规范规定的时间内切断故障电路，这是实施规范的基本目标，也是保护电器的根本任务；配电系统各级保护电器的动作特性应能彼此协调配合，要求有选择性动作，即发生故障时，应使靠近故障点的保护电器切断，而其上一级和上几级（靠电源侧方向为上）保护电器不动作，使断电范围限制到最小。低压配电用保护电器包括断路器和熔断器两种，而断路器又有非选择型和选择型两类。配电系统有树干式、放射式和混合式等几种。保护的级数多少也不同，少至一二级，多至六七级。

六、保护电器的整定

上述选型原则，需要在设置整定值中来实施。正常工作和正常启动时，不应切断电路；线路故障时，各级保护电器应有选择性地及时切断故障电路，以保证整个电路的正常运作。