低压断路器及选型

低压断路器

一、低压断路器的分类

低压断路器（曾称自动开关）是一种不仅可以接通和分断正常负

荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压

断路器在电路中除起通断限制作用外，还具有爱护功能，如过负荷、

短路、欠压和漏电爱护等。低压断路器可以手动干脆操作和电动操作,

有的还可以实现远方遥控操作。

低压断路器的分类：低压断路器的分类方式许多

按结构形式可分为：

框架式断路器（ACB）又称开启式、万能式断路器。比如ABB的F、Emax

系列、施耐德的M、MT系列、穆勒的IZM系列、西门子的ML系列、国产

的DW系列等。框架式断路器全部零件都装在一个绝缘的金属框架内，

常为开启式，可装设多种附件，更换触头和部件较为便利。有手操动、

储能式、非储能式以与电动式等操动形式。按安装方式可分为固定式

和抽屉式两种，固定式外壳采纳金属材料，外形尺寸较大，防护等级

较低；抽屉式采纳工程塑料外壳，结构较为紧凑，防护等级高，检修

便利，多用在电源端总开关。过电流脱扣器有热磁式、电磁式（单磁）、

电子式和智能化脱扣器等几种。断路器具有长延时、短延时、瞬时三

段爱护与接地爱护，每种爱护整定值均依据其壳架等级在肯定范围内

可选择或调整。随着微电子技术的发展，现在部分智能型断路器具有

区域选择联锁功能，充分保证了动作的灵敏性和选择性。ACB的最大

特点是容量大、极限短路分断实力高和足够的短时耐受电流，有的断

路器的额定电流高达5000A,额定短时耐受(允许)电流lew高达

100kA(IS)o这使得ACB的有很好的选择性和稳定性。ACB的功能完善

但价格贵，多用于作为低压配电系统的主开关，以与重要的、负载较

大的主干线的爱护。

塑壳式断路器(MCCB)乂称装置式断路器，比如ABB的IsomaxS、Tmax

系列、施耐德的NS、NSX系列、国产的DZ20系列等。全部零件都密封

于外壳中，协助触点、欠压脱扣器以与分励脱扣器等多采纳模块化，

由于结构特别紧凑，MCCB基本不能检修。MCCB多为手动操作，大容量

也有选择电动操作。由干电子式爱护脱扣器的应用，MCCB也具备了三

段爱护特性，但由于价格因素，采纳热磁式或电磁式脱扣器的断路器

用量更大。MCCB的特点是体积小、接触防护好、安装运用便利、价格

相对便宜。但与ACB比，MCCB的容量小，短路分断实力低，选择性和

短时耐受实力差。近年来新型MCCB容量已经做到3000A,极限短路分

断实力高达150kA以上，但因结构上的缘由，短时耐受实力是最大短

板，使选择型MCCB的应用受到局限。由于上述缘由，MCCB主要用于未

端线路和一些分干线，主要作电动机、小容量配电线路。

还有一类叫微型断路器(MCB)又称微断，比如ABB的S250系列、

施耐德的C65系列、国产的DZ47系列等。事实上也是塑壳断路器的一

种，因其体积很小把它另列，微断的特点是结构紧凑、接触防护好、

安装运用便利、价格便宜，与塑壳式断路器相比容量更小，短路分断

实力更低，短时耐受实力更差，主要做微小型电动机、小容量配电线

路和照明爱护和家用。

按爱护负载性质和特性可分为：配电爱护型、电动机爱护型和家

用爱护型断路器。

按脱扣器类型可分为：电磁（单磁）脱扣器、热磁脱扣器和电子

脱扣器，电子脱扣器还可分为拨动开关式、智能数显式。

按运用类别分为非选择型（A类）和选择型（B类）o

A类，这类断路器不设置任何脱扣延时，只要达到定值马上跳闸。

承受短路的时间就是瞬时脱扣器动作的时间。此时选择断路器可按

Ies或Icu满意短路预期电流，考虑到更严格一些的运用条件，一般我

们习惯按Ies满意短路预期电流选择。

B类，这类断路器为了实现选择性在小于lew的短路时延时肯定时

间脱扣。此时选择断路器就必需按lew满意短路预期电流。

按安装方式分，有固定式、插入式、抽屉式、抽出式和嵌入式等。

按极数分，可分为单极、二极、三极和四极式等。

二、低压断路器的技术参数含义

1.断路器额定电流In。是在给定的环境温度条件下承载的最大连

续电流而无异样发热保证断路器正常工作的电流，又称脱扣器额定电

流。

2.壳架等级额定电流。代表断路器的外形大小的等级，以此表示

断路器的最大额定电流。

如：施耐德NS160NTMD80,表示为施耐德NS160A壳架，N表示极

限分断实力在AC380/415V条件下为36KA,TMD80表示配电用热磁脱扣

器额定电流为80A。

3.断路器短路分断实力：

极限短路分断实力Icu。它是在规定的电压、电流和cos中的条

件下，执行O-CO两个试验程序，能完全分断和熄灭电弧，无超出规定

的损伤（触头损伤和飞弧损伤）。试品试后经受肯定的工频耐压试验，

且过载脱扣器在肯定的整定电流下能止常脱扣。满意规定的试验程序

所规定的条件,不包括断路器连续承载其额定电流实力的分断实力。

它用预期分断电流（kA）表示（在沟通状况下用沟通重量有效值表示）。

额定运行（工作）短路分断实力Ies。它是在规定的电压、电流

和COS中的条件下，执行0-CO-co三个试验程序，能完全分断，熄灭

电弧，无超出规定的损伤。试后试品除符合规定的工频耐压和过载脱

扣器的验证试验外，尚须考核温升和操作性能（5%电寿命）的验证。

满意规定的试验程序所规定的条件,包括断路器连续承载其额定电流

实力的分断实力.它用预期分断电流（kA）表示，相当于额定极限短路

分断实力规定的百分数中的一档并化整到最接近的整数，它可用Icu

的百分数表示（例如1cs=25%Icu）。另一方面，当额定运行短路分断实

力等于额定短时耐受电流时，它可以按额定短时耐受电流值（kA）规

定之，只要它不小于相应的最小值。假如运用类别A的Icu超过200kA,

或运用类别B的Icu超过lOOkA,则制造厂可声明Ies值为50kA。

明显Ies比Icu的考核严格。换言之，作了Ies试验后，产品还能

接着运用，而Icu则不然，经过Icu试验后，产品不能再用。我们在选

择断路器时，为保证能够牢靠的断开故障电流，而不致使故障扩大,

并在故障过后能够使供电连续性得到保证。一般按Ies来选择断路器

的短路分断实力。

额定短时允许（耐受）电流lew。断路器在短时期内（0.5或1S）

可以承受且无特性改变的最大短路电流。反映了断路器在短时间内所

承受的短路热稳定性能。

由于运用状况不同，具有三段爱护的重要回路断路器，偏重十它

的额定运行短路分断实力值，而用于非重要的回路断路器主要确保它

有足够的极限短路分断实力值。对此我的理解是：重要回路切除故障

电流后断路器要求能够接着供电，承载一段时间的额定电流，在适当

的时间更换。而份重要回路，经过极限短路电流的分断和再次的合、

分后，已完成其使命，可以停电更换新的（停电的影响较小）。但是

无论是框架式或塑壳式断路器，都有必需具备leu和Ies这两个重要

的技术指标。只是Ies值在两类断路器上表现略有不同，塑壳式的最

小允许Ies可以是25%Icu,框架式最小允许Ies是50%Icu,Ies二leu

的断路器比较少见，采纳旋转双分断（点）技术的塑壳式断路器，它

的限流性能极好，分断实力的裕度很大，可做到Ies二leu,但价格很

高。

在实际中应当依据运用状况来选择，有人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实力衡量，来

判定某断路器（此断路器的极限短路实力大于线路预期短路电流，而

运行短路分断实力则低于计算电流）为不合格。这是一个误会。

4.断路器的过载、短路爱护特性。在断路器所爱护的配电系统中，

当发生故障时，距故障点最近的断路器能够按规定的爱护特性正确的

有选择的动作将故障切除，而其他各级断路器不动作，从而将故障所

造成的断电限制在最小范围内，使其他无故障供电回路仍能保持正常

供电，这就是对断路器爱护所要求的。断路器所配备的爱护脱扣器有

四种：①具有反时限特性的长延时热过载爱护，②具有肯定时限的

短路短延时爱护，③短路瞬时爱护，④接地爱护。在日常的运用中，

依据运用意图和技术经济比较，可以选择带四种爱护，也可以选长延

时、瞬时或短延时三种爱护组成三段式爱护，还可只选长延时、瞬时

两种爱护两段式爱护，短路瞬时分闸时间一般在20〜30nls之内，还

可选用只有瞬时速断爱护的断路器。

5.额定工作电压Ueo一般表示相间的电压。对于三相四线中性

线接地系统是指相地间电压，包括相间电压（例如277/480V），对于

三相三线不接地或阻抗接地系统表示相间电压（例如480V）.

断路器额定频率。假如规定断路器只用于一个频率时，则应标明额定

频率（

6•其它还有：运用类别，结构形式、极数、安装方式、安装尺寸,

额定工作制，防护等级（假如不是IP20时），基准四周空气温度（假如

不是30c时）；隔离功能。

隔离的含义：出于平安的缘由，通过使其与全部电源分开的方法切断

整个装置或其中一个独立部分的电源。

三、低压断路器的选择

主要依据负载特点和安装地点运用要求选用断路器的技术参数。

1.额定电流、断路分断实力参数的选择

断路器的主要技术参数主要有：1.额定电流，2.断路器短路分断

实力，此外还要考虑断路器爱护特性。

1.1额定电流的选择

额定电流的选择受若干因素的影响，可按下式计算：

In=liXAXBXCX3XEXFXG

式中：In一断路器的额定电流

L—负载电流的计算值

A-环境温度系数

B一连接导线截面积系数

C-负载类别系数

1）一海拔高度系数

E-电源频率系数

F—平安系数

G一断路器的工作制系数

1.1.1安装环境温度系数

环境温度对断路器过载脱扣电流的影响

断路器的过载爱护依靠热脱扣器来完成,通常热脱扣器额定电流是依

据TEC898标准,在基准温度为30℃条件下整定的。热脱扣器与环境温

度有干脆关系,温度改变会导致断路器额定电流值发生改变。当温度

偏离基准温度时,应依据制造商供应的温度与截流系数修正表,来修

正断路器的额定电流值。考虑断路器实际安装处的四周温度对断路器

发热、过载爱护延时特性的影响，一般系数A都由相应产品的校正系

数给出。如缺乏相关数据，系数A可按下式选用:

AW1.1/V1-AK/K

/

式中：断路器安装在配电柜内时;电内、外环境温度之差

K--断路器接线端的允许温升

(□△K由配电柜的结构型式确定。当柜外的空气温度为+40C,一

般抽屉柜内的温度约为+55℃,密封柜约为+60℃o

断路器允许运用的环境温度按国家标准GB14048.2的规定为

+40℃o当它装于配电柜中时：对于一般抽屉柜例如GCK、GCL、GCS

等，AK=55-40=15(℃),对密封柜△!(=60-40=20(℃)o

(2)对镀银的铜排(新)取K=70℃o

据此计算系数为：

抽屉柜AW/r许二12

明显对已经运用的产品，则应考虑降容运用，，降容系数a=A'

对抽屉柜:a=A-1=1.24-1=0.81o

对密封柜:a=A-l=1.3-1=0.77o

1.1.2导线截面系数B

连接导线载面积的大小对断路器的发热的爱护特性有干脆影响。

当实际导线比标准导线的截面小时.，导线BJ热量将流向断路器，导致

断路器接线端与触头温升增高，并出现断路器早跳，同时导线的绝缘

老化也加速。反之，当好用导线的截面大于标准导线的截面时，断路

器触头系统的热量可流向导线使开关动作时间延长，甚至不动作。导

线截面大小影响系数可参考表10

表1导线截面大小影响系数

好用导线与0.500.600.700.800.901.001.251.5()

标准导线截

面之比

B1.401.251.151.071.301.000.990.97

这里应指出的是导线材料为标准铜。

1.1.3负载类别系数C

负载类别系数C,按表2选用。

表2负载类别系数

负载类别C负载类别C

成组断路器（12个以1.10单台电动机（正常负1.25

上）载）

通断电容器1.50单台电动机（重任1.50

务）

通断电磁铁1.25其他负载1.00

1.1.4海拔高度系数D

GB14048.2规定断路器正常运用的海拔高度为2000川。当高丁

2000m时，由于空气密度降低，对流散热条件变坏，对产品散热不利。

同时，灭弧条件也变坏。因此，要考虑海拔高度系数D。有的产品给

出不同海拔高度时，产品降容运用系数d,而d=D」。

当未知产品的系数D时，可按下式进行计算：

D_J_JO.025AII

式中：H一断路器安装的海拔高度，km

△H—断路器实际安装海拔与2km的高度差，km

计算结果列于表3。

表3海拔高度系数D计算结果

H△HDd=D-1

201.001.00

311.030.97

421.070.93

531.130.88

1.1.5电源频率系数E

在多数状况下无论电源频率是50Hz或60Hz,对主电路均可不考虑,

即E=l（按GB14048.3—2002之）对额定电流大于800A的电器，即使在

60Hz时仍应考虑涡流与趋肤效应的影响，作发热试验，除非制造厂与

用户之间有协议，允许在60Hz下运用）。但当电源频率60〜400Hz时，

由于涡流与趋肤效应引起导体发热,温升上升,故应考虑电源频率对

主电路的影响系数E,见表4。

表4电源频率与电源频率系数关系

电源频率/E电源频率/E

HzHz

DC1.00>180-2401.25

50~1.00>240〜3501.40

60

150〜1.07>350〜4001.50

180

值得指出的是，即使50/60Hz对欠电压继电器（电磁式）等长期

工作的部件，应考虑50Hz与60Hz的转换系数。至于对分励脱扣与电

动操动机构等短时工作的部件，因其工作电压范围较宽，可不考虑

50Hz与60Hz的区分。

1.1.6平安系数F

主要考虑断路器的额定极限与实际电路计算值的相适应，一般取

F=l.Io

1.1.7工作制系数G

工作制系数G,见表5。

表5工作制系数

工作制持续工作制（带载工作大断续工作制（带载工作小

于3h）于3h）

C1.251.00

1.2断路器分断实力的选择

1.2.1断路器的分断指标的意义

按GB14048.2-2001标准的规定，断路器的分断实力有两个指标。

（1）额定极限短路分断实力Icu。

（2）额定运行（工作）短路分断实力Ies。

（3）额定短时耐受电流lew主要是指短路状况下热稳定实力。

在选择电源进线和配电线路的断路器时，偏重按产品的Ies来选

择，这有利于保证主干线的持续供电,而对于末端断路器则按断路器

的Tcu来选择,这样使停电的影响较小。但不能把不小于线路计算预期

短路电流值作为选择的唯一的标准。因为Ics<Icu,对某些配电支路，

即使1CS小十线路计算的预期短路电流，但其Icu大十线路计算的预期

短路电流值，断路器也是可选用的。

1.2.2预期短路电流计算应遵守的原则

精确计算线路的预期短路电流比较繁漠。通常采纳一些误差不

大，而又为工程所许可的简洁算法来计算线路的预期短路电流。这些

方法所依据的原则是：

(1)对6/0.4kV的变压器，可以认为高压侧的短路容量为无穷大

(因6kV侧的短路容量一般为200〜400MVA,或更大，因此按无穷大来考

虑、误差不足10%)。

(2)GB50054-1995《低压配电设计规范》第2.1.2条规定，当短路

点旁边的各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。

(3)变压器的短路阻抗电压Uk是指二次侧短路时，二次侧电流由

于电磁感应使得一次侧电压下降为其额定电压的百分值。反过来，当

一次侧为额定电压时,二次侧的电流就是它的预期短路电流。变压器

二次侧三相出线端短路电流(周期重量有效值)为：

Isd=Pe/V3UleUk

式中：Pe一变压器的额定容量，kVA

U2e一变压器二次侧额定电压，kV

(4)当断路器距变压器出线端有Lm的距离时'计算预期的短路电

流时应计入Lm长的导线阻抗的影响。

举例：

变压器容量为400kVA6/0.4kV,设置变压器二次开关柜，试选择

断路器的基本参数(变压器的Uk为4%)。

计算变压器出线端的线路预期短路电流。

Isd=400y^xO.4xO.O4=14.433(kA)o

变压器二次侧的额定电流为：

I2n=4(X^_X0.4=579.7(A),

(1)选择断路器的额定电流：A为1.24,B为1(选择标准导线)，C

为1,D为1(该装置用于海拔2000m以下)，E为1(50Hz),F为L1,G

为L25(持续工作制)。

In=1.24X1X1X1X1X1.1X1.25X579.7=988.38(A)

(2)选择断路器的基本技术参数：

额定电流取In=1000A；

额定电压取Un=400V；

分断实力取ics=0.5Icu=0.5X50=25(kA)o

1.3断路器额定电流选择还应考虑的因素：

断路器的瞬时爱护区受导线长度的限制，安装断路器其爱护区域

内的导线长度必需受控，举荐按下式计算导线的限制长度：

Lmax=15U%.

/1.2/emin

式中：Lmax--被爱护导线的最大长度,m

U—相电压，取220V

S一被爱护导线截面积,mn?

lemin电磁脱扣器的最小整定值,A

例：导线截面为16mm,线路电流为63A,选用DZ47—C63断路器作爱

护，其电磁脱扣器的lemin=10X63=630(A),计算Lmax。

Lmax=15x220x1%2x630=69.84(m)

以上计算表明:该断路器瞬时爱护导线最大长度为69.84nio在

69.84m内发生短路时，断路器可在0.1s内脱扣断开。假如线路长达

80m时，得lemin=550Ao为Dz47—63型额定电流63A的&73倍。按C型

爱护特性曲线,其最快动作时间为2-3s,势必导致线路或设备受损甚

至烧坏。

以上关于选择低压断路器基本技术参数的方法,可作为选用产品

的参考,，但假如已在用则可取选用系数的倒数即(A、B、C、D、E、F、

O'XIn的方法来验证是否满意负载计算电流的要求。若不符则应更

换。

在不同厂家的手册中，选择公式或名词表达有所不同，但所表达

的意思是一样的。

2.其它技术参数的选择

1.结构形式、极数、安装方式、安装尺寸应符合安装要求。

2.断路器额定工作电压2电源和负载的额定电压。

3.断路器额定频率等于电源频率。

4.额定工作制：断路器的额定工作制可分为8h工作制和长期

工作制两种。

5.协助电路参数：主要为协助接点特性参数。框架断路器一般

具有常开接点、常闭接点各3对，供信号装置与限制回路用；塑壳式

断路器一般不具备协助接点。

6.线路末端单相对地短路电流与断路器瞬时（或短延时）脱扣器

整定电流之比21.25。

7.是否适合隔离分:一适合隔离或不适合隔离。

8.其它：脱扣器型式与脱扣器爱护特性、运用类别等等。

正确选择低压断路器,主要技术参数的选择是最基本的要求,选用不

当会造成事故，需引起足够的重视。

四、低压断路器的选择性协作和限流

名词说明

过载在爱护脱扣器整定电流In、L、Ir、1th（长延时电流）：脱

扣器可以承受，且不脱扣的最大工作电流，超过此电流依据反时限曲

线按热效应脱扣。

短路短延时脱扣器整定电流S、Isd：检测到短路电流时有一个固

定的小延时，或依据12t的反时限曲线来脱扣。

短路瞬时爱护脱扣器整定电流li、Im：检测到短路电流时立刻发

出脱扣指令。

接地爱护脱扣器整定电流Ig：检测到接地短路电流时有一个固定

的小延时，或依据12t的反时限曲线来脱扣。

12t特性：在规定的工作条件下，表示12t的最大值为预期电流函

数电流平方曲线。

配电系统的连续、平安供电和牢靠的爱护是衡量系统质量的标

记。先进的系统能最大限度供应供电的连续性和合理的爱护，靠断路

器的选择性爱护和限流。

1选择性爱护

所谓选择性协作爱护，就是在下一级爱护电器的爱护范围内发生

短路,过电流故障时应当由该爱护电器动作，上一级爱护电器不动作,

而当该爱护电器拒动时，上一级爱护电器才动作，有范围和先后次序

的要求以保证对无故障路供电的连续性。电路如图1所示。

图1系统的选择性爱护

1.1选择性爱护的分类

1.1.1部分选择性

在肯定的电流范围内能实现选择性爱护，但在此电流范围之外不

具有选择性爱护，这被称为具有部分选择性。比如：当故障电流超过

下级断路器的脱扣值，但还小于上级断路器的脱扣值时，则下级跳闸,

上级不跳，实现选择性爱护。当故障短路电流超过下级断路器的脱扣

值，同时也超过上级断路器的脱扣值时，假如上级断路器没有短延时

功能，则上下级同时跳闸，甚至下级断路器还未跳，上级断路器就已

跳闸，也就是越级跳闸。后果是：不该断电的无故障回路也被停电，

即故障波与的范围扩大，并且给处理和分析故障造成了麻烦。

1.1.2全选择性

在全电流范围内，都能实现选择性爱护，即只有离故障点最近的

断路器跳闸。始终能把由于故障造成的停电限制在最小范围内。

1.2选择性的实现

1.2.1电流选择性

（1）过载脱扣特性的上下协作。协作原则是上级断路器的约定不

动作电流大于下级断路器的约定动作电流，如图2所示。

图2上、下级断路器的电流诜择性协作

①上级ACB或MCCB与下级MCCB的协作（符合标准为GB14048.2）应满意

1.051In上＞1.3In下，即In上＞1.241n下。

例如：下级100A的MCCB,上级至少要125A的MCCB。

②上级MCCB与下级MCB的协作（符合标准为GB14048.2对GB10963）应

满意L05In上＞L45In下,即In上＞L38In下。

例如：下级32A的MCB,上级至少要44.16A的HCCB,则应选用50A的MCCB。

③上级MCB与下级MCB的协作（符合标准为GB10963对GB10963）应满意

1.13In±＞1.45In下，即In上＞1.28In下。

例如:下级1OA的MCB,上级至少要12.8A的MCB,则应选用16A的MCCB。

在施奈德低压电器应用指南中要求，上下级过载（长延时）爱护

脱扣器整定值之比应大于L6才能保证过载脱扣爱护的选择性。

过载脱扣特性的上下级断路器的协作如表1所示

表1过载脱扣特性的上下级断路器的协作

过载延时配合

合

配

匕级ACB(MCCB)MCCBMCB

成

构

下级MCCBMCBMCB

上级GB14048.2GR14048.2GB10963

标准

下级GB14048.2GB10963GB10963

，・上〃・下1.241.381.28

上级125A50A16A

例

下级100A32A10A

（2）瞬动脱扣特性的上下级协作。协作原则是上级断路器的瞬动

不动作电流大于下级断路器的瞬动动作电流的峰值。

①上级ACB或MCCB与下级MCCB的协作（符合标准为GB14048.2对

GB14048.2）应满意上级特性的下限值（8In上）大于下级特性的上限峰

值（2"?X12In下），即In上>2.12In下。

例如：下级63A的MCCB,上级至少要133.56A的MCCB,则应选用160A或以

上的MCCB。

②上级MCCB与下级C型MCB的协作（符合标准为GB14048.2对

GB10963）应满意上级特性的下限值（8In上）大于下级特性的上限峰

值（2"2xi0ln下）,即In上〉1.77In下。

例如：下级40A的C型MCB,上级至少要70.8A的MCCB,则应选用80A或

以上的MCCB。

③上级MCCB与下级D型MCB的协作（符合标准为GB14048.2对

GB10963）应满意上级特性的的下限值（8In上）大于下级特性的的上限

峰值（2"2xi4In下），即In上＞2.47In下。

例如：下级40A的D型MCB,上级至少要98.8A的MCCB,则应选用100A或

以上的MCCB。

④上级是C型MCB与下级C型MCB的协作（符合标准为GB10963对

GB10963）应满意上级特性的的下限值（51n上）大于下级特性的的上

限峰值（2"2＞10In下）,即In上＞2.831n下。

例如：下级10A的C型MCB,上级的C型MCB至少要28.3A,则应选用32A

与以上的C型MCB。

⑤上级是C型MCB与下级D型MCB的协作（符合标准为GB10963对

GB10963）应满意上级特性的的下限值（5Tn上）大于下级特性的的上限

峰值（2"2xi4In下），即In上＞3.96In下。

例如:下级10A的D型MCB,上级的C型MCB至少要39.6A,则应选用40A

与以上的C型MCB。

在施奈德低压电器应用指南中要求，要满意上下级断路器的全选

择性，上下级断路器额定电流之比要大于2.5才可以。

瞬动脱扣特性的上下级断路器的协作如表2所示。

表2瞬动脱扣特性的上下级断路器的协作表

配合上级ACB(MCCB)MCCBMCCBC型MCBC型MCB

构成下级MCCBC型MCBD型MCBMCB1)型MCB

上级GB14048.2GB14048.2GB14048.2GB10963GB10963

标准

下级GB14048.2GB10963GB10963GB10963GB10963

AIJLF2.121.772.472.833.96

上级16()A80A25A32A40A

例

下级63A4()A10A10A10A

1.2.2时间选择性

通过上级断路器较下级断路器的延时动作来实现选择性（事实上

正因为它的“延时”性能，而就使其不动作了）。对于A类断路器（MCCB）,

在过载区，可选择到上下级脱扣曲线不重合或不相交。但在瞬动区不

能避开交叉或重合。所以，实现时间选择性，上级必需用B类断路器

（B类断路器一一具有短路短延时和短时耐受电流实力的断路器）o时

间选择性协作如图3所示。

图3上下级断路器的时间选择性协作

能量选择性

这是基于上下级断路器都具有限流实力并其脱扭陛能能灵敏反映线

路中短路能量的一种诜择性。当两个断路器检测到大电流时，下级断

路器限流特别快，其限制的能量不足以使上级断路器脱扣。上下级断

路器的能量曲线如图4所示，当下级的能量曲线位于上级的下方时，

就能实现能量选择性。

图4断路器的能量曲线

1.2.4逻辑选择性（区域选择性联锁）是基于上下级断路器都具备某

些智能化功能和通信功能，可以实现逻辑选择性。图5为逻辑选择性

的工作示意图。

图5逻辑选择性的工作示意

通过区域选择性联锁(ZSI)的工作程序为：①下级断路器B检测到故

障并向上级断路器A发送不脱扣信号；②上级断路器A接收到B的信

号，保持不脱扣；③B断路器切除故障区的电源；④A断路器保持闭

合，或在设定时间内B仍不脱扣时，A才脱扣。

2.1限流在断路器中的作用

(1)降低短路电流对线路、设备与断路器本身的危害。这种危害

体现在3方面：①热效应：对绝缘的破坏，加速绝缘材料老化；②电

动力效应：使设备或其零部件变形、损坏；③电磁效应：电流骤变

时产生的电磁场对四周的电磁干扰，尤其对电子设备造成影响。图6

为限流效果示意图。由于限流作用，降低了短路电流在热、力、磁等

方面的破坏或影响。

(2)提高了断路器的短路分断实力。断路器限流，不仅爱护了本

身，而且使断路器能运用在有更高预期短路电流的电路中。

if......,一然前短跻峰值电源

/\

/\

掇巍一实际分新电流\_

0/T

图6限流效果示意图

2.2限流在选择性爱护中的作用

(1)可降低对上级断路器分断实力的要求。

⑵由于下级的限流，保证了上级不跳闸，保证选择性爱护的实现。

(3)上级断路器的限流，构成级联爱护技术。

⑷级联爱护技术。

级联技术是利用“联”接成上下“级”关系的两个断路器的限流

特性可以“提升”上下级断路器的分断实力，也为选择性爱护的实现

供应技术支持。当出现短路电流，时，级联爱护的过程可分解为：

①下级断路器的触点起先打开；②上级断路器触点由于(下级

的)限流而微微斥开，又进一步降低了短路电流；③下级断路器在降

低了的短路电流下胜利分断；④上级断路器的触点(因电流被分断，

电动力消逝)再次闭合。

归纳起来，实现级联爱护技术的基础是利用断路器的限流实力；

上级断路器微微斥开而产生的电弧，对短路电流相当于一附加阻抗,

从而限制了短路电流，因而可降低对下级断路器分断实力的要求，亦

即允许运用分断实力低于预期短路电流的下级断路器。既爱护牢靠,

又降低成本。

2.3限流的实现

电动力限流

这是最常用的限流方法。设计断路器中电流的u形路径、适当的触头

臂长，使短路电流未达到预期峰值时，产生的电动力已能克服触头弹

簧反力，而将动触头斥开。电动力为

F82FL/H

式中I为电流；L为U形臂长；H为两臂间距离。

须留意的是，电动力是“双刃剑”，设计不良，会造成触头接

触不良或损坏结构件。

2.3.2机械结构限流

从机构设计上实现当肯定过载时，使动触头强行断开的结构，在触动

脱扣机构的同时.，也在拉动动触头加速脱扣。

2.3.3灭弧限流

设计断路器有良好的灭弧实力是有效的限流方法。分断大电流时，应

使触头问尽早形成电弧电压，且能尽快地灭弧，也就实现了限流，燃

弧时的等效电路如图7所示。

\仇

图7燃弧时的等效电路

按此等效电路，方程为

E=IhR+Uh+Ldlh/dt⑴

式中：E为电源电压；。为电弧电流；U为电弧电压；L为线路电

感；R为线路电阻。

由于L》R,则式（1）简化成

dIh/dt=（E-Uh）/L

可知：当UWE时,dL/dt>0,电弧在增加。当UDE时,dIh/dt〈O,电弧

减弱。所以，欲使电弧熄灭，就要尽快提高电弧电压。实行提高动触

头分闸速度、加引弧片、磁吹、气吹、加产气片、加隔弧栅片、用双

断点、以至利用电弧产生的高温气体膨胀压力加速触头运动等技术，

都是为此目的的措施。

在限流方面，我公司规定变压器二次断路器只作为负荷开关运用，

不设爱护，这样在选择断路器时就不能考虑上级断路器的级联和限流

作用。这就产生了几个问题,就是没有了上级断路器的限流作用，各配

出断路器必需按1CS或lew（带延时爱护的）满意安装地点预期短路电

流考虑；各配出断路器爱护整定必需与变压器一次过流爱护协作；假

如把变压器二次断路器只作为负荷开关运用，还不如干脆选择同规格

的负荷开关，省去了爱护部分可省下不少投资。另外在选择电动机断

路器时还应考虑是两元件还是三元件，我们厂一般都是三元件方式。

两元件方式，断路器即作为过载爱护又作为短路爱护，应选择至少两

段爱护式才能满意要求,而三元件方式,因为有热继电器作过载爱护，

故可选用只有速断爱护的断路器。但我倾向于三元件也选择两段以上

爱护的断路器，特殊是对于较大电机最好选择带可调短延时断路爱护

的断路器,这样在与上级爱护协作时比较简洁些。

在过去设计和运用中，短路爱护采纳瞬时过电流脱扣器的居多，

这就存在几个不利因素：第一，与下级断路器的协作，只有电流选择

性，没有时间选择性，因此上下级断路器协作动作的选择性相对较差;

其次，对于大电动机，启动电流瞬时峰值很大，为了保证电动机的牢

靠启动，必需将断路器速断爱护定值调的很大，如设计规范中要求的

2〜2.5倍启动电流，这样就使本级爱护与上级爱护很难协作；第三，

低压侧出线断路器一般选用塑壳断路器，不同品牌的塑壳断路器其热

磁脱扣器的瞬时整定倍数，有的可调（如ABB与施耐德的STR53U玲，有

的不行调（如施耐德中的STR22SE/STR22GE/STR23SE）,电子脱扣器

的瞬时（或短延时）整定倍数也是如此。假如整定倍数不行调,对整定

校验单相短路电流的牢靠性不利。

下面来分析单相短路电流与断路器过电流脱扣器整定电流的关

系：

依据GB50054-1995《低压配电设计规范》第4.2.3条有

Iddl21.3Idzj

式中Iddl为线路末端单相短路电流,A；

Tdzj为出线断路器瞬时（或短延时）过电流脱扣器动作电

流,A。

Idzj=KqIr

式中Kq为出线断路器瞬时（或短延时）脱扣器整定倍数；