MCB型号介绍.pdf

微型断路器 MCB 选用 微型断路器 以下简称 MCB 是建筑电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器 MCB 虽 然是一种终端电器 但它量大面广 若选用了不合适的 MCB 造成的损失也是惨 重的 本文根据 MCB 的常用电气参数谈 MCB 的正确选用方法 MCB 的额定分断能力额定分断能力就是在保证断路器不受任何损坏的前提下能分断的最 大短 路电流值 现在市场上见到的 MCB 根据各制造厂商提供的有关技术资料和设计手册 一般有 4 5kA 6kA 10kA 等几种额定分断能力 我们在选用 MCB 时 应当像选用 MCCB 塑壳 断路器 ACB 框架式 断路器 一样 计算在该使用场合的最大短路容量 再选择 MCB 如果 MCB 的额定分断能力小于被保护 范围内的短路故障电流 则在发生故障时 不但不能分断故 障线路 还会因 MCB 的分断能力过小而引起 MCB 的爆炸 危及人身和其它电气设备线路的安全运行 低压配电线路的短路电流与该供电线路的导线截面 导线敷设方式 短路点与电源距离长短 配电变压器的容量大小 阻抗百分比等电气参数有关 一般工业与民用建筑配电变压器低压侧电压多为 0 23 O 4LV 变压器容量大多为 1600kVA 及以下 低压侧线路的短路电 流随配电容量增大而增大 对 于不同容量的配变 低压馈线端短路电流是不同的 一般来 说 对于民用住宅 小型商场及公共建筑 由 于由当地供电部门的低压电网供电 供电线路 的电缆或架空导线截面较细 用电设备距供电电源距离较远 选用 4 5kA 及以上分断能力的 MCB 即可 对于有专供或有 10kV 变配电站的用户 往往因供电线路的电 缆萍面较粗 供电距离较短 应选用 6kA 及以上额定分断能力的 MCB 而对于如变配电站 站内使用的照 明 动力 电源直接取自于低压总母排 以 及大容量车间变配电站 供车间用电设备 等供电距离较短的类似 场合 则必须选用 10kA 及以 上分断能力的 MCB 具体设计时还必须进行校验 此外 特别要注意的三 点是 1 随着现代建筑物中配变容量的增大 大容量母线槽的使用以及用电设备与电源间的距离在缩 短等各种因素 使供电线路末端的短路电流也在不断地增大 特别是一些高档的写字楼 办公楼 宾馆及 大型商场等公共建筑 这类场合使用的 MCB 在设计时应加以注意 2 MCB 有两个产品标准 一个是 IEC898 家用装置及类似装置用断路器 GBl0963 1999 另一个是 IEC947 2 低压开关设备及控制设备低压断路器 EC898 是针对由非电 气专业和无经验人 员使用的标准 而 IEC947 2 是针对由电气专业人员操作使用的产品标 准 两个标准对 MCB 的额定分断 能力指标是不同的 对设计人员来说 一定要看具体使用场合和对象来选用 MCB 若按 IEC947 2 的额 定分断能力来选用 MCB 应安装在供专业人员操作 的箱柜中 并由专业人员操作 如各楼层 厂房内的 照明总配电箱 若按 IEC898 来选用 MCB 可供安装在非专业人员使用的操作电箱中 如大会议厅 厂房 内的照明开关箱中 这 些使用对象都是一般的工作人员 因此在选用 MCB 时一定要注意加以区别 不能 混淆 3 一般来说 MCB 的额定分断能力是在上端子进线 下端子出线状态下测得的 在工程 中若 遇到特殊情况下要求下端子进线 上端子出线 由于开断故障电流时灭弧的原因 MCB 必须降容使用 即额定分断能力必须按制造厂商提供的有关降容系数来换算 现在有些厂商 制造的 MCB 上下端子均可 进线及自由安装 分断能力不受影响 但笔者认为 在非万不得已的情况下 宜以上进下出为妥 MCB 的 保护特性根据 IEC898 MCB 分为 A B C D 四种特 性供用户选用 1 A 特性一般用于需要快速 无延时脱扣的使用场合 亦即用于较低的峰值 电流值 通常 是额定电流 n 的 2 3 倍 以限制允许通过短路电流值和总的分断时间 利用 该特性可使 MCB 替代熔 断器作为电子元器件的过流保护及互感测量回路的保护 2 B 特性一般用于需要较快速度脱扣且峰值电流不是很大的使用场合 与 A 特性相比较 B 特性允许通过的峰值电流 3In 一般用于白炽灯 电加热器等电阻性负载及住宅线路的保护 3 C 特性一般适用于 大部分的电气回路 它允许负载通过较高的短时峰值电流而 MCB 不 动作 C 特性允许通过的峰 值电流 5In 一般用于荧光灯 高压气体放电灯 动力配电系统的线路保护 4 D 特性一般适用 于很高的峰值电流 10In 的开关设备 一般用于交流额定电压与频率 下的控制变压器和局 部照明变压器的一次线路和电磁阀的保护 从以上保护特性的分析可知 对于各种不同性质的线路 一定要选用合适的 MCB 如有 气体放 电灯的线路 在灯启动时有较大的浪涌电流 若只按该灯具的额定电流来选择 MCB 则往往在开灯瞬间 导致 MCB 的误脱扣 在保护特性方面 瓜 C898 标准内明确规定 MCB 不能用于对电动机的保护 只可作为替代熔 断器对配电线路 如电线电缆 进行保护 在这方面 设计人员往往容易忽视 并且在一些生 产厂商的样本 和设计资料手册上也有一些误导的地方 大家知道 电动机在起动瞬间有一个 5 7In 持续时间为 10s 的 起动电流 即使 C 特性在电磁脱扣电流设定为 5 lO In 可以保证 在电动机起动时避过浪涌电流 但对 热保护来讲 其过载保护的动作值整定于 1 45Jn 也 就是说电动机要承受 45 以上的过载电流时 MCB 才能脱扣 这对于只能承受 20 过载的电 机定子绕组来讲 是极容易使绕组间的绝缘损坏的 而对于电 线电缆来讲是可承受的 因 此 在某些场合如确需用 MCB 对电机进行保护 可选用 ABB 公司特有的符 合 IEC947 2 标准中 K 特性的 MCB 或采用 MCB 外加热继电器的方式 对电动机进行过载和短路保护 McB 的使用频率 MCB 的设计和使用是针对 50 60Hz 交流电网的 由于磁脱扣器的电磁力与电源频率 动作电 流 有关 因此对于在交流电压下使用的 MCB 用于直流电路或其它电源频率场合的保护时 磁脱 扣器的 动作电流是不同的 一般应根据制造厂商提供的磁脱扣动作电流同电源频率变化系数 来换算 当交流用 M CB 用于直流电路的保护时 由于灭弧的原因 应选用类似西门子的 5SX5 直流专用 MCB McB 的使用环境温度 MCB 的过载保护依靠热脱扣器 通常 现有 MCB 的热脱扣器额定电流是生产厂家根据 IEC89 8 标 准在基准温度为 30C 条件下整定的 MCB 的工作温度一般推荐为 断路器选用的新看法 1 按线路预期短路电流的计算来选择断路器的分断能力精确的线路预期短路电流的计算是一项极其 繁琐的工作 因此便有一些误差不很大而工程上可以被接受的简捷计算方法 1 对于 10 0 4KV 电压等级 的变压器 可以考虑高压侧的短路容量为无穷大 10KV 侧的短路容量一般为 200 400MVA 甚至更大 因此 按无穷大来考虑 其误差不足 10 2 GB50054 95 低压配电设计规范 的 2 1 2 条规定 当短路点附 近所接电动机的额定电流之和超过短路电流的 1 时 应计入电动机反馈电流的影响 若短路电流为 30K A 取其 1 应是 300A 电动机的总功率约在 150KW 且是同时启动使用时此时计入的反馈电流应是 6 5 In 3 变压器的阻抗电压 UK 表示变压器副边短接 路 当副边达到其额定电流时 原边电压为其额定 电压的百分值 因此当原边电压为额定电压时 副边电流就是它的预期短路电流 4 变压器的副边额定电 流 Ite Ste 1 732U 式中 Ste 为变压器的容量 KVA Ue 为副边额定电压 空载电压 在 10 0 4KV 时 Ue 0 4KV 因此简单计算变压器的副边额定电流应是变压器容量 x1 44 1 50 5 按 3 对 Uk 的定义 副边的短 路电流 三相短路 为 I 3 对 Uk 的定义 副边的短路电流 三相短路 为 I 3 Ite Uk 此值为交流有效值 6 在相同的变压器容量下 若是两相之间短路 则 I 2 1 732I 3 2 0 866I 3 7 以上计算均是变压器出线端 短路时的电流值 这是最严重的短路事故 如果短路点离变压器有一定的距离 则需考虑线路阻抗 因此 短路电流将减小 例如 SL7 系列变压器 配导线为三芯铝线电缆 容量为 200KVA 变压器出线端短路时 三相短路电流 I 3 为 7210A 短路点离变压器的距离为 100m 时 短路电流 I 3 降为 4740A 当变压器容 量为 100KVA 时其出线端的短路电流为 3616A 离变压器的距离为 100m 处短路时 短路电流为 2440A 远离 100m 时短路电流分别为 0m 的 65 74 和 67 47 所以 用户在设计时 应计算安装处 线路 的额 定电流和该处可能出现的最大短路电流 并按以下原则选择断路器 断路器的额定电流 In 线路的额定电流 IL 断路器的额定短路分断能力 线路的预期短路电流因此 在选择断路器上 不必把余量放得过大 以免造 成浪费 2 断路器的极限短路分断能力和运行短路分断能力国际电工委员会的 IEC947 2 和我国等效采 用 IEC 的 GB4048 2 低压开关设备和控制设备低压断路器 标准 对断路器极限短路分断能力和运行短 路分断能力作了如下的定义 断路器的额定极限短路分断能力 Icu 按规定的试验程序所规定的条件 不 包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力 断路器的额定运行短路分断能力 Ics 按规定的试验程 序所规定的条件 包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力 极限短路分断能力 Icu 的试验程序为 o tco 其具体试验是 把线路的电流调整到预期的短路电流值 例如 380V 50KA 而试验按钮未合 被试 断路器处于合闸位置 按下试验按钮 断路器通过 50KA 短路电流 断路器立即开断 OPEN 简称 O 并熄 灭电弧 断路器应完好 且能再合闸 t 为间歇时间 休息时间 一般为 3min 此时线路处于热备状态 断 路器再进行一次接通 CLOSE 简称 C 和紧接着的开断 O 接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动和热 稳定性和动 静触头因弹跳的磨损 此程序即为 CO 断路器能完全分断 熄灭电弧 并无超妯规定的损 伤 就认定它的极限分断能力试验成功 断路器的运行短路分断能力 Icu 的试验程序为 otcotco 它比 Icu 的试验程序多了一次 co 经过试验 断路器能完全分断 熄灭电弧 并无超出规定的损伤 就认定它的额 定进行短路分断能力试验通过 Icu 和 Ics 短路分断试验后 还要进行耐压 保护特性复校等试验 由于运 行短路分断后 还要承载额定电流 所以 Ics 短路试验后还需增加一项温升的复测试验 Icu 和 Ics 短路或 实际考核的条件不同 后者比前者更严格 更困难 因此 IEC947 2 和 GB14048 2 确定 Icu 有四个或三个 值 分别是 25 50 75 和 100 Icu 对 A 类断路器即塑壳式 或 50 75 100 Icu 对 B 类断路 器 即万能式或称框架式 断路器的制造厂所确定的 Ics 值 凡符合上述标准规定的 Icu 百分值都是有效 的 合格的产品 万能式 框架式 断路器 绝大部分 不是所有规格 都具有过载长延时 短路短延时和短路 瞬动的三段保护功能 能实现选择性保护 因此大多数主干线 包括变压器的出线端 都采用它作主 保护 开关 而塑壳式断路器一般不具备短路短延时功能 仅有过载长延时和短路瞬动二段保护 不能作选择性 保护 它们只能使用于支路 由于使用 适用 的情况不同 IEC92 船舶电气 建议 具有三段保护的万能 式断路器 偏重于它的运行短路分断能力值 而大量使用于分支线塑壳断路器确保它有足够的极限短路能 力值 我们对此的理解是 主干线切除故障电流后更换断路器要慎重 主干线停电要影响一大片用户 所 以发生短路故障时要求两个 CO 而且要求继续承载一段时间的额定电流 而在支路 经过极限短路电流 的分断和再次的合 分后 已完成其使命 它不再承载额定电流 可以更换新的 停电的影响较小 但是 无论是万能式或塑壳式断路器 都有必须具备 Icu 和 Ics 这两面三刀个重要的技术指标 只有 Ics 值在两类 断路器上表现略有不同 塑壳式的最小允许 Ics 可以是 25 Icu 万能式最小允许 Ics 是 50 的 Ics Icu 的 断路器是很少的 即使万能式也少有 Ics 100 国外有一种采用旋转双分断 点 技术的塑壳式断路器 它的 限流性能极好 分断能力的裕度很大 可做到 Ics Icu 但价格很高 我国的 DW45 智能型万能式断路器 的 Ics 为 62 5 65 Icu 国际上 ABB 公司的 F 系列 施耐德的 M 系列也不过是 70 左右 而塑壳式 断路器 国内各种新型号 Ics 大抵在 50 75 Icu 之间 有些断路器应用的设计人员 按其所计算的线 路预期短路电流选择断路器时 以断路器的额定运行短路分断能力来衡量 由此判定某种断路器 此断路器 的极限短路能力大于线路预期短路电流 而运行短路分断能力则低于计算电流 为不合格 这是一个误解 3 断路器的电气间隙与爬电距离确定电器产品的电气间隙 必须依据低压系统的绝缘配合 而绝缘配合则是建立在瞬时过电压被限制在规定的冲击耐受电压 而系统中的电器或设备产生的瞬时过电 压也必须低于电源系统规定的冲击电压 因此 1 电器的额定绝缘电压应 电源系统的额定电压 2 电器的 额定冲击耐受电压应 电源系统的额定冲击耐受电压 3 电器产生的瞬态过电压应 电源系统的额定冲击耐 受电压 基于以上三原则 电器的额定冲击耐受电压 优先值 Uimp 就与电源系统的额定电压所确定的相对 地电压的最大值和电器的安装类别 过电压类别 等有很大的关系 相对地电压值越大 安装类别越高 分为 I 信号水平级 负载水平级 配电水平级 电源水平级 额定冲击电压就越大 例如相对地电 压为 220V 安装类别为 时 Uimp 为 4 0KV 要是安装类别为 Uimp 为 6 0KV 电器产品 例如断路 器 的 Uimp 为 6 0KV 污染等级 3 级或 4 级 其最小的电气间隙是 5 5mm DZ20 CM1 和我厂的 HSM1 系列塑壳断路器的电气间隙均为 5 5mm 安装类别 只是用于电源级安装 如 DZ20 系列的 800 以上规 格 Uimp 为 8 0KV 电气间隙才提高到 8mm 而产品的实际的电气间隙 如 HSM1 系列 Inm 壳架等级 电流 125A 时 电气间隙为 11mm 160A 为 16mm 250A 为 15mm 400A 为 18 75mm 630 和 800A 均为 300mm 都大于 5 5mm 关于爬电距离 GB T14048 1 低压开关设备与控制设备总则 规定 电 器 产品 的最小爬电距离与额定绝缘电压 或实际工作电压 电器产品使用场所的污染等级以及产品本身使 用的绝缘材料的性质 绝缘组别 有关 例如 额定绝缘电压为 660 690 V 污染等级为 3 产品使用的绝缘 材料组别为 a 175 cti 400 CTI 为绝缘材料的漏电起痕指数 最小爬电距离为 10mm 上面所提到塑 壳式断路器的爬电距离都大大超过规定的数值 综上所述 如果电器产品的电气间隙和漏电距离 达到绝 缘配合要求 就不会因为外来过电压或线路设备本身的操作过电压造成设备的介质电击穿 GB7251 1 19 97 低压成套开关设备和控制设备第一部分 型式试验和部分型式试验成套设备 等郊于 IEC439 1 19 92 对绝缘配合的要求与 GB T14048 1 是完全一样的 有一些成套电器制造厂提出断路器接线用铜排 其相与相之间的 空气 距离应大于 12mm 有的甚至提出断路器的电气间隙应大于 20mm 这种要求是不 合理的 它已经超出了绝缘配合的要求 对于大电流规格 为了避免在出现短路电流时产生电动斥力 或 是大电流时导体发热 为了增加散热空间 因而适当加宽相间的空间距离也是可以