低壓斷路器設(shè)計(jì)選型是我們低壓電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中需熟練掌握的一項(xiàng)基本的技術(shù)技能。低壓斷路器按使用類別分為A、B兩類。A類為非選擇性;B類為選擇性 (帶短延時功能)。按設(shè)計(jì)形式分為開啟式(原萬能式或框架式)和塑料外殼式或模壓外殼式。按動作速度分為一般型和快速型(限流型斷路器)，按用途可分為配 電用、電動機(jī)保護(hù)用、漏電型斷路器等。每一類型都有其特點(diǎn)，相應(yīng)其參數(shù)選擇亦有不同。

　　低壓斷路器的最主要技術(shù)參數(shù)包括：

1）額定電流Ie：額定電流指的是斷路器流過的規(guī)定電流。額定電流依照額定電壓不同，有一系列的值，其中最大的是殼體電流。例如32A的殼體電流，其額定電流可以從10A一直到32A。

2）額定電壓Ue：指斷路器額定的介電能力。同樣，額定電壓也是一系列值，其中最大的值被稱為額定絕緣電壓Ui。一般的低壓斷路器，它的額定絕緣電壓都是690V。

3）額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu：這個值是斷路器能夠分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦?，并且分?jǐn)嗪螅瑪嗦菲饕簿汀巴瑲w于盡”了。

4）額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs：這個值是斷路器能夠重復(fù)分?jǐn)嗟碾娏髦?，并且分?jǐn)嗪?，斷路器還能繼續(xù)作戰(zhàn)。

5）額定短路接通能力Icm：這個值是斷路器能夠接通的最大電流值。由于短路電動力與電流的平方成正比，因此它的另一“番號”叫斷路器的動穩(wěn)定性。

6）額定短時耐受電流Icw：這個值是斷路器在1s的時間內(nèi)允許通過的最大電流值，它代表了斷路器抵御短路電流熱沖擊的能力，因此這個參數(shù)又被稱為熱穩(wěn)定性。

　　但是在實(shí)際工作當(dāng)中，由于斷路器選型不當(dāng)或標(biāo)注不全往往會給設(shè)備成套、 安裝及日后的正常使用帶來很多問題及隱患，根據(jù)近幾年來的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，低壓斷路器設(shè)計(jì)選型常見問題主要存在以下兩個方面：

一.低壓斷路器選型標(biāo)注不全;

二.低壓斷路器設(shè)計(jì)選型考慮問題不全面，很多必要的步驟未考慮。

一.低壓斷路器選型標(biāo)注不全

　　我們以一個比較有代表性的塑殼斷路器(國產(chǎn)CM1)標(biāo)注作為范例：CM1-100HP/33102In80A。從這個范例標(biāo)注中我們可以明確該斷路器殼架等 級電流為100A，額定極限分?jǐn)嗄芰楦叻謹(jǐn)嘈?H),帶電動操作機(jī)構(gòu)(P),極數(shù)為三極，脫扣方式及附件為熱動-電磁(復(fù)式)脫扣并帶分勵脫扣，電動機(jī) 保護(hù)用，額定電流為80A，這就是這個范例給我們帶來的全部信息。在我們的設(shè)計(jì)圖紙中，斷路器殼架等級電流、極數(shù)及額定電流的選擇比較容易，一般不會有遺 漏，比較容易發(fā)生問題的是額定極限分?jǐn)嗄芰?、脫扣方式及附件、配電用途的?biāo)注。

1.額定極限分?jǐn)嗄芰?ICU)：

額定極限分?jǐn)嗄芰CU：制造廠按相應(yīng)的額定工作電壓規(guī)定斷路器在規(guī)定的條件下應(yīng)能分?jǐn)嗟臉O限短路分?jǐn)嗄芰χ?用預(yù)期分?jǐn)嚯娏鞅硎?在交流情況下用交流分量有效值表示)。額定分?jǐn)鄻O限能力按樣本資料分為基本型(C)、標(biāo)準(zhǔn)型(L)、較高分?jǐn)嘈?M)、高分?jǐn)嘈?H),

具 體選擇哪種形式主要根據(jù)短路電流計(jì)算來確定，在設(shè)計(jì)中應(yīng)避免兩件事：一是不標(biāo)明分?jǐn)嗄芰?，二是不進(jìn)行短路電流計(jì)算而盲目選型。不標(biāo)明斷路器分?jǐn)嗄芰褪菍?分?jǐn)嗄芰Φ倪x擇權(quán)交給了配套廠家，而廠家通常是憑經(jīng)驗(yàn)選型或選擇低分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲鲝亩?jié)省造價(jià)，這樣就會造成有些斷路器的分?jǐn)嗄芰_(dá)不到具體工程要求從 而造成隱患。不進(jìn)行短路電流計(jì)算,就無法對分?jǐn)嗄芰Φ倪x擇作出準(zhǔn)確的判斷，為保險(xiǎn)起見設(shè)計(jì)人員通常選擇較高分?jǐn)嘈突蚋叻謹(jǐn)嘈偷臄嗦菲鳎@樣做表面上沒有什 么錯誤，但對于一個完整的電氣工程設(shè)計(jì)是有欠缺的，在一定程度上會造成工程造價(jià)不合理提高。

2.脫扣方式及附件

通常用于短路保護(hù)和過載保護(hù)的脫扣器，有以下幾種：

(1)瞬時脫扣器：即沒有人為延時動作的脫扣器。此種瞬時特性的過電流保護(hù)通常能無選擇性地迅速切除短路故障。

(2) 三段保護(hù)特性脫扣器：具有長延時、短延時及瞬時脫扣器的過電流保護(hù)，是較完整的保護(hù)方式，瞬時脫扣器的整定值，其動作時間約為0.02秒;Izd2為短延 時脫扣器整定值，其動作時間約為0.1~0.4秒;Izd1為長延時脫扣器整定值，其動作時間可以不小于10秒鐘。一般瞬時脫扣器用作短路保護(hù);短延時脫扣器可作短路保護(hù)，也可作過載保護(hù);長延時脫扣器只作過載保護(hù)。根據(jù)需要可以組合成二段保護(hù)(瞬時脫扣加短延時脫扣，或者瞬時脫扣加長延時脫扣)，也可有一段保護(hù)(瞬時脫扣或短延時脫扣)。

(3)復(fù)式脫扣器：斷路器中的電磁脫扣器加上熱脫扣器合稱復(fù)式脫扣器。電磁脫扣具有瞬時特性，可保護(hù)短路。熱脫扣器具有長延時特性，可保護(hù)負(fù)載，故復(fù)式脫扣器具有二段保護(hù)特性。

 　通常的配電用途斷路器都是選擇熱動-電磁(復(fù)式)脫扣，而在一些電動機(jī)經(jīng)濟(jì)型協(xié)調(diào)配合中可選用電磁脫扣和熱繼電器保護(hù)電動機(jī)。

　　斷路器的附件通常有報(bào)警觸頭、分勵脫扣器、輔助觸頭、欠電壓脫扣器，具體選用附件需根據(jù)工程需要確定，這里強(qiáng)調(diào)的是分勵脫扣器控制電源的選擇，通常分勵脫扣 器默認(rèn)的的電源規(guī)格為AC230V、400V，但如果控制電源為DC24V,例如：用于消防聯(lián)動;則圖紙斷路器標(biāo)注應(yīng)標(biāo)明分勵脫扣器脫扣電壓采用 DC.24V，否則一旦訂貨，由于分勵脫扣器電源規(guī)格與控制電源不匹配，安裝時施工人員需在現(xiàn)場另外增加一個DC24V中間繼電器并增加一路交流控制電 源，給安裝造成了不必要的難度。

3.保護(hù)用途

　　斷路器一般分為配電用及保護(hù)電動機(jī)用，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常容易忽略的是電動機(jī)保護(hù)用斷路器 忘記標(biāo)注，通常斷路器選型默認(rèn)為配電型，由于配電用斷路器過電流脫扣器瞬動倍數(shù)比保護(hù)電動機(jī)用斷路器低，這樣一旦電動機(jī)保護(hù)用斷路器選用了配電型，就有可能造成斷路器的瞬時整定電流不能躲過線路的正常工作啟動電流，從而造成頻繁跳閘，無法正常啟動電動機(jī)。

二.低壓斷路器設(shè)計(jì)選型考慮問題不全面

低壓斷路器的選擇應(yīng)同時滿足下面各項(xiàng)要求：

1.保證在正常工作條件下不應(yīng)切斷電路。

(1)正常工作時不切斷:Izd1≥Ijs;Ijs：計(jì)算電流

由線路的計(jì)算電流來決定斷路器的額定電流，這是低壓斷路器設(shè)計(jì)選型最基本的一個步驟，很多設(shè)計(jì)者在完成這一步驟后就萬事大吉了，實(shí)際上還有很多問題和步驟應(yīng)該在設(shè)計(jì)中予以充分考慮。

(2)用電設(shè)備啟動時不切斷電路(按單臺或配電線路中最大一臺籠型電動機(jī)直接啟動):

配電用斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流應(yīng)躲過配電線路的尖峰電流。根據(jù)中國航天工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等編《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》(第三版)：P116-(11-6)公式：

即Izd3≥1.2[IqM1+Ijs(n-1)]

式 中Izd3為斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流;IqM1為線路中最大一臺電動機(jī)的全啟動電流(A)，其值可取電動機(jī)啟動電流的2倍;Ijs(n-1)為 除啟動電流最大的一臺電動機(jī)以外的線路計(jì)算電流(A)。根據(jù)《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50055-93,2.4.4條第3款規(guī)定:瞬動過電流脫扣 器或過電流繼電器瞬動元件的整定電流，應(yīng)取電動機(jī)啟動電流的2~2.5倍。

對于單臺電動機(jī)，Izd3≥(2~2.5)IqM.;式中：IqM為籠型電動機(jī)的啟動電流。

根 據(jù)上式，我們可以舉一個簡單的單臺電動機(jī)例子來說明低壓斷路器瞬時脫扣器的整定，一臺Y系列(Y160L-415kW，輕載啟動)電動機(jī)，啟動電流IqM 為212.1A，以塑殼式CM1斷路器選型為例，如整定電流定為32A,選用電動機(jī)保護(hù)型瞬動倍數(shù)按12倍整定IZd3為 384A，Izd3<2IqM=424.2A,不滿足設(shè)計(jì)要求，如整定電流定為40A按12倍整定為480A，Izd3≥2IqM=424.2A滿 足設(shè)計(jì)要求。

2.發(fā)生接地故障時應(yīng)保證在規(guī)定時間內(nèi)切斷。

根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-95，4.2.3條規(guī)定，當(dāng)保護(hù)電器為符合JB1284-1985《低壓斷路器》的低壓斷路器時，短路電流不應(yīng)小于低壓斷路器瞬時或短延時過電流脫扣器整定電流的1.3倍。

(1)運(yùn)用瞬時脫扣器時:Id1≥1.3Izd3.

(2)帶有短延時脫扣器時:Id1≥1.3Izd2.

(3)當(dāng)帶有零序保護(hù)時:Id1≥1.3Izd0(一般用于主干線).

式中:Id1為單相接地故障電流，Izd0為斷路器零序保護(hù)整定電流.

(4)當(dāng)采用剩余電流保護(hù)時:Id1≥1.3IzdG(一般用于主干線).

式中IzdG為斷路器剩余電流保護(hù)整定電流.

由于單相接地短路電流較小，斷路器的瞬時脫扣器一般較難滿足要求，可用其長延時脫扣器作后備保護(hù)，必要時可加裝零序保護(hù)裝置，或在中性線上加裝電流互感器-電流繼電器，或采用漏電繼電器等方法以分?jǐn)鄶嗦菲鳌?/p>

3.保護(hù)電器應(yīng)保證在導(dǎo)體達(dá)到過載溫度前切斷。

(1)過負(fù)載保護(hù):根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-95，4.3.4條規(guī)定，過負(fù)載保護(hù)電器的動作特性應(yīng)滿足下列條件：

Ijs≤Izd1≤Iz.式中Iz為電纜或?qū)w載流量.

(2)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn):

a.根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-95，4.2.2條第1款規(guī)定，當(dāng)短路持續(xù)時間不大于5s時,絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定應(yīng)按下式校驗(yàn)：

S≥I√t/K;式中：S為絕緣導(dǎo)體的線芯截面，mm2;A為短路電流有效值，均方根值A(chǔ);t在已達(dá)到最高持續(xù)工作溫度的導(dǎo)體內(nèi)短路電流持續(xù)作用的時間，秒;K為不同絕緣的計(jì)算系數(shù)。

b.根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-95，4.2.2條第3規(guī)定，短路持續(xù)時間小于0.1S時，應(yīng)計(jì)入短路電流非周期分量的影響;本規(guī)范“條文”解釋：按下式效驗(yàn)：(K.S)2≥I.2t。

4.按線路的最大短路電流來校驗(yàn)低壓斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α?/p>

本條的核心是短路電流的計(jì)算，由于很多工程設(shè)計(jì)周期過短或外部條件不明確，設(shè)計(jì)人員往往來不及進(jìn)行詳細(xì)的短路電流計(jì)算而憑經(jīng)驗(yàn)確定斷路器短路分?jǐn)嗄芰虿环?地點(diǎn)場合盲目選擇高分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲鳎@些都會影響電氣工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量并造成工程造價(jià)不合理提高。尤其是大量工程施工方不按設(shè)計(jì)圖紙選定斷路器訂貨，設(shè)計(jì) 人員在驗(yàn)收時如果不仔細(xì)核對或者對各配電區(qū)域短路電流沒有一個基本概念，就很容易出現(xiàn)問題，讓不合格的斷路器投入運(yùn)行從而造成隱患?，F(xiàn)在很多工程變壓器容 量較大，在民用建筑中1600kVA、2000kVA甚至2500kVA的變壓器大量選用，線路的短路電流也相應(yīng)增大，因此在離變壓器較近的配電箱，箱內(nèi) 斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Φ倪x擇更應(yīng)詳細(xì)計(jì)算，我們可以舉例說明。設(shè)定變壓器容量為1600kVA(Uk%=6)，距配電室25m處有一配電箱，進(jìn)線電纜為 YJV-4X70+1X35，經(jīng)查表該配電箱處三相短路電流為Ik1=18.52kA，單相短路電流Id1=8.06kA，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，以CM1斷路器 為例該配電箱選擇額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs=35kA可滿足設(shè)計(jì)要求，這一般不會有問題，但最容易犯錯誤的是單相斷路器的選定，以C65系列小型斷路器 為例，由于設(shè)計(jì)慣性很多圖紙都以C65N(6kA)接單相回路，而本例單相短路電流Id1=8.06kA，所以應(yīng)選用C65H(10KA)或 C65L(15kA)。如配電箱距配電室50m，進(jìn)線電纜同樣為YJV-4X70+1X35,

根據(jù)中國航天工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等編《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》(第三版)查表計(jì)算單相短路電流Id1=4.33kA，單相斷路器選用C65N(6kA)是符合設(shè)計(jì)要求的。

5.保護(hù)電器上下級之間應(yīng)有選擇性動作。

　　根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-95，4.1.2條規(guī)定，“配電線路采用的上下級保護(hù)電器，其動作應(yīng)具有選擇性;各級之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配和。但對于非 重要負(fù)荷的保護(hù)電器，可采用無選擇性切斷”。按本規(guī)范“條文”解釋，以往由于我國保護(hù)電器的性能較差，在低壓配電系統(tǒng)中要做到選擇性保護(hù)是有困難的。目前 低壓電器發(fā)展較快，熔斷器、斷路器的更新?lián)Q代產(chǎn)品的特性已有很大的改善。例如按新標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的熔斷器(NT型等)選擇比為1：16，具有三段保護(hù)的斷路器也 能大量生產(chǎn)，目前配電系統(tǒng)要做到選擇性已具有一定條件。但是考慮到低壓配電系統(tǒng)量大面廣，低壓配電系統(tǒng)要做到完善的選擇性還有困難。結(jié)合我國國情，低壓配 電系統(tǒng)只要部分滿足保護(hù)選擇性就可以了。即保證重要負(fù)荷不間斷供電，對于非重要負(fù)荷允許無選擇性切斷。

　　長期以來，設(shè)計(jì)人員習(xí)慣了對配電系統(tǒng) 的保護(hù)選擇性問題不作深究，斷路器選擇性保護(hù)對設(shè)計(jì)者來說一直是一個沒有很好解決的難題，在一些工程回訪中，故障點(diǎn)發(fā)生短路越級跳閘的現(xiàn)象屢有發(fā)生，但變 壓器主進(jìn)線斷路器越級跳閘是應(yīng)該絕對避免的。從一些斷路器選擇性保護(hù)的技術(shù)資料及文獻(xiàn)來看，設(shè)計(jì)者應(yīng)著眼于以下幾個方面。

(1)上級不宜選用非選擇型斷路器，因這種情況屬無選擇性。特別是首端應(yīng)有選擇性動作。

(2)上下級的選擇性配合，應(yīng)用上下級斷路器的特性曲線配合選擇比較準(zhǔn)確，只要上下級斷路器特性曲線不相交即可，當(dāng)無斷路器特性資料時，可以用上下級的可靠系數(shù)選用。根據(jù)中國航天工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等編《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》-P650公式(11-21)，

上級用選擇型斷路器(一般用于主干線)應(yīng)按以下要求整定：

a.Izd2(上)≥1.2Izd3(下)或Izd2(上)≥1.2Izd2(下)

b.當(dāng)帶有短延時脫扣器時,Izd3不宜太小，一般為：

Izd3=(12~15)Izd1.

(3)優(yōu)先保證變壓器主進(jìn)線斷路器的選擇性保護(hù)并兼顧配電柜出線斷路器的選擇性保護(hù)。主進(jìn)線斷路器與各饋出線的保護(hù)電器都裝在低壓配電屏內(nèi),距離不 過幾米,在此范圍內(nèi)發(fā)生短路和接地故障的概率很小,如經(jīng)計(jì)算主進(jìn)線斷路器瞬動電流小于下級開關(guān)的短路電流，可采取主保護(hù)不設(shè)瞬動脫扣器而只設(shè)長延時及短延 時整定電流，以避免故障時主斷路器無選擇性動作。并保證斷路器長(短)延時整定電流大于下級斷路器長(短)延時整定電流的1.2倍，短延時整定電流大于下 級斷路器瞬時整定電流的1.2倍。

(4)對于非選擇型斷路器，一般用于二級及三級配電出線回路中，比較可靠的選擇方法是通過一些廠家的保護(hù) 選擇性配合表或通過上下級斷路器的特性曲線配合選擇來實(shí)現(xiàn)，但這也有很多局限性，只有少數(shù)合資廠家提供了斷路器選擇性配合表，除選擇型斷路器外，大多數(shù)廠 家都未提供斷路器保護(hù)選擇性的配合數(shù)據(jù)，從目前斷路器發(fā)展的技術(shù)及工藝水平看非選擇型斷路器的選擇性配合保護(hù)還不能完全實(shí)現(xiàn)。

三.低壓斷路器選擇程序

1.根據(jù)計(jì)算電流Ijs初步選擇Izd1。

2.根據(jù)用電設(shè)備啟動條件校驗(yàn)短路器，確定Izd1及Izd3。

3.按過負(fù)載條件選擇導(dǎo)線截面。

4.按短路保護(hù)要求校驗(yàn)導(dǎo)體熱穩(wěn)定。

5.計(jì)算保護(hù)電器處三相短路電流和所保護(hù)線路末端的接地故障電流Id。

6.校驗(yàn)接地故障時，保護(hù)低壓斷路器動作的靈敏性。

7.校驗(yàn)低壓斷路器的分?jǐn)嗄芰Α?/p>

8.分析上下級低壓斷路器選擇性要求。

9.以上各步驟，如達(dá)不到規(guī)定要求，應(yīng)調(diào)整參數(shù)或采取其它措施。

　　低壓斷路器的選型是一項(xiàng)比較繁瑣的工作，本文所列舉的例子雖然涵蓋了斷路器選型的一些基本要素，但限于篇幅還有很多內(nèi)容沒有深入討論，需要我們在今后的設(shè)計(jì)工作中不斷的研究和細(xì)化。