配电保护和各机构断路器的选用.doc

配电保护和各机构断路器的选用（变频调速）1 概述断路器在配电保护柜和各变频调速柜用作配电。主要是配电保护、短路保护和隔离等作用。配电即为断路器覆盖的所有设备提供电流，为此应按照电网高峰电流容量配置。配电保护要考虑热脱扣，对于短路保护应该考虑热脱扣的瞬跳整定值，有过载保护要求时应该加装电磁脱扣设备（断路器一般没有自复位能力，电磁脱扣一般作他用，如失压、应急等）。正常情况下断路器的触点间的爬电距离和直线距离都满足要求，作为上下级的隔离是没有问题的，由于触点隐藏于壳体内，无法观察，断路器被污染或损坏时，由于触点状况无法观察会造成触电等事故。2 选用配电用断路器是指在低压电网中专门用于分配电能的断路器，包括电源总断路器和负载支路断路器。在选用这一类断路器时,需特别注意下列选用原则：2.1 断路器的长延时（热脱扣）动作电流整定值导线容许载流量。对于采用电线电缆的情况，可取电线电缆容许载流量的80%。反过来说就是导线是断路器额定电流的1.25被。对于短时工作制中非起重及冶金专用的电机，例如起重器的各机构块式制动器（电机经常、无确定周期的起动、停止或正反转），电机的起动负荷（主要是电流）对过热保护整定值造成一定的影响，而每个时段的频繁程度不尽相同（工作制本身是一个平均值的概念），造成脱口整定值的偏差（脱扣曲线不能与实际情况吻合），最重要的制动器选用的是常闭式，电气线路出现故障制动器是闭合状态（绝对不会打开制动器），再有起重机是在有人监控的状态。这样（简单的）过热保护也就失去热保护的意义，我们选择断路器时应该注意这一点。对于长距离供电的系统，线路阻抗较大，系统经常处于无人监控状态，当短路时的冲击电流不足以使过载器件迅速保护（达不到整定值）时，应装过热保护检测，以防止线路损坏。2.2 3倍长延时动作电流整定值的可返回时间线路中最大起动电流的电动机的起动时间。对于绕线机串电阻调速时代，起重机的工作电流就是按照这个数据进行参数设定的。对于笼型机超过30kW时，断路器的热保护功能也会丧失意义。对于大型笼型机或单独笼型机机构，现在的保护措施一般采用错峰的电流检测进行，而且应该考量负载是较稳定的，对于那些负载变化宽泛、频繁起制动的机构一般是放弃热保护而采用短路保护。2.3 短延时动作电流整定值I1为： 式中：Ijx 线路计算负载电流，单位为安培（A）；k 2计算误差、器件误差及特殊原因（动载荷实验或不规范的静载荷实验）系数1.11.2；k 电动机的起动电流倍数，对变频调速系统折合到断路器的K=0.2；Ied 电动机额定电流，单位为安培（A）；*2.4 瞬时电流（电磁脱扣）整定值I2为： 式中：k 1 电动机起动电流的冲击系数, 一般取kl=1.72；k 电动机的起动电流倍数；Iedm 最大的一台电动机额定电流，单位为安培（A）；2.5 短延时的时间阶段,按配电系统的分段而定。一般时间阶段为23级。每级之间的短延时时差为0.10.2s,视断路器短延时机构的动作精度而定,其可返回时间应保证各级的选择性动作。选定短延时阶梯后,应按被保护对象的热稳定性能加以校核。2.6 断路器的分断能力应按照设备所处电源的距离进行考虑，对于高压供电系统，设备与变压器距离较短，应考虑采用高分段能力的断路器，对于有较长供电距离的设备（例如起重机有较长的滑触线、电缆等，线路电阻可分散短路能量，对断路器的分段能力要求较低。2.7 直流断路器的选用直流断路器与一般断路器的区别是分段能力（有较好的断弧能力）和速度更高对哪些无保护功能的直流电源下的设备如直流电源带多台电机的系统，对有短路保护的整流单元，电源内部的短路保护与断路器比较短路保护不在一个级别上，断路器只是一个隔离设备，一般的断路器均可胜任。3 断路器的选型3.1 选择原则开关的的主要功用是隔离，在开关的基础上增加了熔断器、分励器等使开关具有配电和保护功能。对于不同的用电设备或系统，配电保护的方式也各有不同，随技术进步，现代的断路器（塑壳开关）有了很多配电保护形式，形式的增加使断路器的功能更完善，了解这些环节的原理，当然也要了解自身用电的特点，使断路器更好的起到保护作用是基本原则。3.1.1 *3.1.23.1.33.1.43.1.53.2 选型方法一采用额定电流的选型方法应该注意上述机械选型过程，理解额定值的概念，实际上额定就是定额，用功率值标定。一个电动机能够做的工应该是一定的，但单位时间的做工（功率）是不一样的，所以一个机座号的电机在不同工况下的功率是多样的。按照计算功率折合出额定电流是较精确的（是一对一设计，较为经济的一种），但选型时要考虑控制设备的性能，对电源是否改变，改变过程中肯定会产生一定的损耗，例如变频调速功率因数很高近似为“1”，效率在95%以上。但电动机上的波形会产生损耗，这样考虑k2=1.11.1（动载实验系数）1.21。3.3 选型方法二方法二按照电动机名牌功率选择断路器，通过上述电机计算，我们知道这种方法很粗狂，在实际工况下，电动机可能与名牌参数有20%以上的差距，对于22kW电机在S3 JC15%可以是33kW，电流相差50%，按照这种方法海选时考虑k2=1.11.5（或更高）1.65。如果是一个M8工作制的机构，对于22kW电机在S3 JC60%可以是15kW（如果机构需要静功率22kW此时电机可能选用S3 JC40% 30kW），再按照电机名牌考虑电流选用，断路器、导线等都会有较大余量（以往的选型与现在同志们的选型是不一样的，无论是电机、电缆、导线、接触器等等。需要的话可以探讨）。工程部的垃圾吊，起升变频器容量一般达不到标准的要求，运行机构确严重超标，按照电机名牌参数选用断路器时，应适当考虑（包括变频器的选用计算）以往这种方法一般是盘柜厂按照一个原则（符合某种“标准”或规律有共同基础的线路）设计生产的标准装置。然后起重机主机厂的电气人员按照样本对各种电控柜进行选择。这样控制柜中的断路器有较好的配电保护功能。3.4 选型方法三按照变频器的容量选用断路器，这种方法的针对性也是非常好的，但可能造成较大的浪费或容量不足。原因是变频器本身是通用装置，而且各种变频器给出的参数名称在经过不是很专业的翻译后变得模糊不清和混乱，加之选用人员的“粗心大意”出现不应有的问题。*按照变频器容量选用断路器时k2=1.1（动载实验系数），因为在选用变频器时很多因素都考虑了（例如波形系数、过载能力等等），如果在乘以一个“k2”岂不是系数扩大了很多。3.5 选型方法