断路器脱扣特性曲线解析及应用

第十三届学术年会论文集叛路器脱扣特性曲线解析及啦用 断路器脱扣特性曲线解析及应用 胡玉梅 ( 天津市电工技术科学研究院，天津3 0 0 2 3 2 ) 摘要：描述了脱扣特性曲线的含义、测量及作用。 关键词：断路器；脱扣器；保护 0 引言 脱扣特性曲线反映的是，断路器在规定的运 行条件下脱扣器脱扣时间为预期电流的函数曲 线，它是断路器的重要参数之一。负载状况不同， 所选用的断路器也不同。 最常见的负载有配电线路、电动机和家用与 类似家用( 照明、家用电器等) 三大类。与此相对 应的便有配电保护型、电动机保护型和家用及类 似场所保护型的断路器。这三类断路器的保护性 质和保护特性是不相同的，对配电型断路器而言， 还有A 类和B 类之分：A 类为非选择型，B 类为选 择型。断路器应用在电气线路中，提供过载、长延 时、短延时及瞬时短路保护。它们的脱扣特性都 可以用时间一电流特性曲线表示出来。 1 断路器脱扣特性分析 在线路支路中由于安装有电动机或变压器， 在线路接通瞬间的起动电流或浪涌电流会是额定 电流x 倍( x 的数值随负载不同而不同) ，这一浪 涌电流或起动电流不是故障电流，持续一定的时 间后，即恢复到正常电流，如图1 中曲线所示。 图1脱扣时间一电流特性曲线( 一) - - 2 0 6 - - 囚此，就要求断路器的脱扣器不脱扣；当电路中发 生故障，产生较大的短路电流时，就要求断路器的 脱扣器瞬时分断电路；当电动机堵转或超负荷不 能正常起动时，要求断路器延时分断，保护线路、 设备及人员安全。 断路器里的脱扣器类型有热脱扣器、瞬时脱 扣器、液压电磁脱扣器、电子脱扣器等。热脱扣 器、液压电磁脱扣器用于过载保护；液压一电磁脱 扣器的动作特性不受温度的影响，但安装位置影 响其脱扣特性。国内常用的过载脱扣器是热脱扣 器，它可实现长延时保护。环境温度对热脱扣器 的动作特性有影响，环境温度低时，脱扣器在某一 过载电流下分断延时时问增长；环境温度高时，脱 扣器在某一过载电流下分断延时时问缩短。当过 电流超过允许范围时，瞬时脱扣器动作分断过电 流，保护线路、设备及人身安全。电子脱扣器能进 行灵活、精确的设定，实现对线路及设备的可靠保 护，但是电子脱扣器需进行E M C 试验，验证其抗 干扰性能和发射性能。 脱扣特性足脱扣时间为线路电流的函数的曲 线。脱扣特性曲线( 或时间一电流特性曲线) 是在 规定的温度条件下测得的。有的标准规定在 3 0 下测量，有的标准规定在2 5 下测量，因而 脱扣特性曲线上应标示测试的温度。当环境温度 变化时，脱扣器额定电流需根据生产厂提供的温 度修正系数表进行修正。 图2 为断路器的脱扣特性曲线。在特性曲线 带左侧是不脱扣区域，此区域属正常工作条件，断 路器闭合承载电流。在特性曲线带右侧及上方是 脱扣区域，属于非正常操作情况，断路器应可靠地 分断过电流或短路电流。曲线2 、4 是过载脱扣器 特性曲线段，曲线4 是过载脱扣器动作机构开始 启动的平均时间，曲线2 是过载脱扣器最长的分 断路器脱扣特性曲线解析殁应用第十三届学术年会论文集 图2 脱扣时I 司一电流特性曲线( 二) 断时间，在曲线带1 的左右两端是垂直于电流轴 的直线，最左侧的直线对应的电流叫不脱扣电流， 一般为1 0 5 I 或1 1 3 1 ( I o 为脱扣器额定电流) ( 不同的产品会有不同的规定) ，当，n 6 3A 时脱 扣器的不脱扣时间应大于1h ，当，n 6 3A 时脱 扣器的不脱扣时间应大于2h 。曲线带1 最右侧 的直线对应的电流叫脱扣电流，一般为1 3 I 或 1 4 5 1 ( 不同的产品会有不同的规定) ，当，n 6 3 A 时脱扣器的脱扣时间应小于1h ，当L 6 3A 时脱扣器的脱扣时间应小于2h 。曲线带3 以下 为瞬时脱扣器脱扣特性曲线。曲线带3 的两边是 两条垂直于x 轴的直线，最左侧的曲线对应的电 流为瞬时脱扣器不脱扣电流值，在此电流下脱扣 器应在0 1s 内不脱扣，曲线带3 最右侧的曲线 对应的电流为瞬时脱扣器的脱扣电流值，在此电 流下脱扣器应在0 1S 内脱扣。对于不同的断路 器此区域带的不脱扣电流值及脱扣电流值不同。 对于小型断路器A 型：瞬时脱扣器的脱扣电流范 围为2 3 倍，在曲线带3 最左侧的直线对应的电 流为2 ，n 即不脱扣电流，最右侧的直线对应的电 流为3 ，。即脱扣电流；B 型断路器的瞬时脱扣器 的脱扣电流范围为3 5 倍，3 ，n 为瞬时脱扣器的 不脱扣电流，5 ，n 为瞬时脱扣器的脱扣电流；C 型 断路器的瞬时脱扣器的脱扣电流范围为5 1 0 倍；D 型断路器的瞬时脱扣器的脱扣电流范围为 1 0 2 0 倍。曲线5 为断路器瞬时脱扣器在过流 或短路情况下的最大分断时间线( 有些产品此线 为曲线，见图3 ) 。在图2 中曲线所夹的深色区域 带为不确定区域或叫误差带，在此区域中脱扣器 可能是脱扣状态或未脱扣状态。 栅 巍SI2 ，57 1 0 瓤硌们O l 2 l | k 图3 脱扣器最大分断时间 2 断路器的应用 低压断路器是一种保护电器元件。在选取断 路器时应满足被保护设备的要求。在低压电力系 统中为了达到高效的控制和保护水平，必须考虑 断路器之间的选择性。根据保护电器之间的相互 配合，使在线路发生故障电流时，发生故障附近的 保护断路器动作，而上级保护断路器不动作，从而 不影响其他电器正常工作。对系统的保护方式有 两种，一种是选择性保护，另一种是后备保护或叫 级联保护或串联保护。设计人员需根据可靠性要 求及经济性要求进行选取。在选取时既要遵循 G B5 0 0 5 4 ( ( 低压配电设计规范的规定，还应根据 脱扣器的时间一电流脱扣特性曲线考虑级间的选 择性。现在国外已有脱扣特性曲线绘制软件，各 种断路器及熔断器的时间一电流特性曲线都绘制 在同一张双对数坐标表上，保护电器在同一时间 同一电流情况下的特性一目了然，使分析评估保 护电器之间的配合更加容易。 2 0 7 璐强臻砖；器搽辫 第十三届学术年会论文集 甑路器脱羲l 特性曲线解析殁应用 图4 是M o e l l e r 公司N Z M N l 系列、I Z M B l 及 高分断熔断器G L 的脱扣曲线图。由图可很容易 地观察到各个电器的过载特性、短延时特性、瞬时 脱扣器的分断电流及额定短路分断电流( 各条曲 线最右侧截止处的电流即为额定短路分断电流) 及各个电器的特性差异，从而使设计人员能作出 精确的选择。该软件能将数据输入到各种文档 中，并打印出来，满足各方面的需求。希望我国生 产厂也能开发出这样的软件，更好地为生产和用 户服务。 - 傅- - - - -_ 傅埔 _ _ _ - I l k _ - 釜兰嚣譬誉= ：= = 器 脱桐电流【 】 图4N Z M N l 、I Z M B I 系列断路器及高分断熔断器G L 的脱扣曲线 随着科技的发展，对电路的控制精度要求越 来越高，当线路发生事故时，只要求最靠近故障点 或过流点的保护装置动作、分断线路，保护人身及 设备的安全，并缩小对其他设备的影响。所以，用 户需根据要求选择断路器，时间电流脱扣特性曲 线是重要的参考数据。目前，生产厂已能为电子 脱扣器提供完整的时问电流脱扣特性曲线，而其 他形式的脱扣器特性曲线，测试点极少，不能准确 反映实际产品脱扣特性曲线情况。希望断路器生 产厂能够对各种形式的脱扣器进行详细测试，以 - 2 0 8 - - 满足用户要求。 【参考文献】 1 交直流断路器选用计算 E B O L 中国电能质量 网 2 B u l l e t i n1 4 8 9C i r c u i tB r e a k e r s 样本 Z