电工知识_低压保护电器的选择与整定

低压保护电器的选择与整定

电工培训教程

1 总论

保护电器在低压配电系统中占有重要地位 配电线路发生故障保护主要器件——低压熔断器和低压断路器 正确选择和整定电器参数* 国家标准—《低压配电设计规范》(GB 50054-95); * 按照配电系统的状况和计算的故障电流值 (短路电流和接地故障电流等) * 正确整定保护电器的参数 * 有选择地切断故障，即只切断发生故障的一段电路，而不切断上级配电线路。

2 保护电器的主要性能2.1 低压熔断器GB 13539.1-2002 GB 13539.2-2002GB13539.6-2002

2.1.1 分断范围和使用类别

第一个字母表示分断范围。“g”为全范围分断能力熔断体；“a”为部分范围分断能力熔 断体； 第二个字母表示使用类别。 “gG”为一般用途全范围分断能力的熔断体； “gM”为保护电动机电路全范围分断能力的熔断体； “aM”为保护电动机电路的部分范围分断能力的熔断体。 专职人员使用的熔断器，主要用于工业，有：刀型触头熔断器、螺栓连接熔断器、圆筒形帽 熔断器、偏置触刀熔断器等类型。 非熟练人员使用的熔断器，主要用于家用或类似用途。

2.1.2 时间—电流特性

对不同大小的故障电流决定熔断时间，是一种反时限特性曲线。

2.1.3 约定时间和约定电流

反映熔断体过载的特性参数，其数值如表1所示。 表1中的In小于16A的熔断， 按GB/T 13539.6-2002的约定电流值列于表2。

2.1.4 熔断体的分断能力

在规定的使用和性能条件下，熔断体在规定电压下能够分断的预期电流值 两个或多个过电流保护电器之间的相关特性配合。当在给定范围内出现过电流 时，指定的保护电器动作，而其他的不动作。标准规定，当弧前时间大于 0.01s时额定电流之比为1.6∶1的两级熔断器之间的选择性可到保证。

2.1.5 过电流选择性

2.1.6 I2T (焦耳积分)特性

在规定的动作条件下作为预期电流函数的弧前或熔断I2T曲线。制造厂应提供弧 前时间小于0.1s至相应于额定分断能力的弧前I2T特性，以及以规定电压为 参数的熔断I2T特性，分别代表实际使用中可能遇到的作为预期电流函数的最小 和最大值。“gG”类型主要型号有RT15、RT16、RT17、RT20、RT3 0以及RL6、RL7等.

2.1.7 产品现状

2.2 低压断路器

《低压开关设备和控制设备.低压断路器》(GB 14048.2-2001), 等同于IEC 60947∶1995同名称标准。

低压断路器的分类和主要特性介绍如下: 2.2.1 分

类

(1)按使用类别分类 ①A类：在短路情况下，断路器无明确指出用作串联在负载侧的另一短路保护电 器的选择性保护； ②B类：在短路情况下，断路器明确串联在负载侧的另一短路保护电器的选择性 保护，即在短路时，选择性保护有人为短延时(可调节)。 (2)按设计形式分，有万能式(开启式)、塑壳式； (3)按分断介质分，有空气分断、真空分断、气体分断；

(4)按操作机构的控制方法分，有有关人力操作、无关人力操作、有关动力操 作、无关动力操作、储能操作。而储能操作又有：储能方式(弹簧、重力等)、 能量的来源(人力、电力等)、释能方式(人力、电力等); (5)按是否适合隔离分，有适合隔离、不适合隔离； (6)按安装方式分，有固定式、插入式、抽屉式； (7)按外壳防护等级GB 4208-1993的IP代码分。

2.2.2 短路特性(1)额定短路接通能力(Icm):用最大预期峰值电流表示； (2)额定短路分断能力，规定为：

①额定极限短路分断能力(Icu)用预期分断电流(kA)表示；交流用交流 分量有效值表示； ②额定运行短路分断能力(Ics)用预期分断电流(kA)表示，相当于Ic u的某一百分数，标准百分数规定为100%Icu、75%Icu、50%I cu,对于A类断路器，还可以为25%Icu。

(3)交流断路器的短路接通和分断能力的关系：两者的比值应不小于1.5~ 2.2,按短路分断能力大小和不同功率因数决定； (4)额定短时耐受电流(Icw):对于交流，Icw为有效值，Icw值应不小 于断路器额定电流In的12倍，且不得小于5kA,最大不超过30kA。与 Icw相应的短延时不应小于0.05s,可选取0.05s、0.1s、0.25s、 0.5s和1.0s几档。

2.2.3 脱扣器(1)脱扣器的形式 ①分励脱扣器； ②过电流脱扣器； ③欠电压脱扣器； ④其他如使用很多接地故障保护的脱扣器。 (2)过电流脱扣器的种类 ①瞬时； ②定时限，也就是短延时过电流脱扣器； ③反时限，通常称为长延时过电流脱扣器。 (3)过电流脱扣器的电流整定值：用电流值的倍数或直接用安培数表示； (4)过电流脱扣器的脱扣时间整定值 ①定时限的延时时间整定值用秒(s)表示； ②反时限的应给出时间—电流特性曲线。 (5)反时限过电流脱扣器的断开动作特性。在基准温度下，所有相极通电至1.0 5In,即约定不脱扣电流时，在约定时间(对In

>63A为2h,In≤6 3A为1h)内不应脱扣，使电流上升到1.3In,即约定脱扣电流时，应在 小于约定时间内脱扣。

2.2.4 产品现状(1)万能式断路器：①DW45型 ②DW50型 ③DW15HH型 ④DW16型 此外，还有ABB公司的F系列，施耐德公司的MT系列，框架电流达 6300A,具有四段全保护功能，但价格较高。 (2)塑壳式断路器 ①S系列(即DZ40型):

②另外，如ABB公司S型(达3200A)、E型(达6300A),施耐德 公司的NS型(达1250A)等，有长延时、瞬时脱扣器，也有增加带短延时、 接地故障保护等脱扣器的智能型断路器。

3 规范关于配电线路保护的规定配电线路应装设短路保护、过载保护和接地故障保护。 3.1 短路保护要求在短路电流对导体和连接件的热作用造成危害之前切断短路故障 电路， 当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式校验： S≥ I · 0.5 / K t (1) 式中： S——绝缘导体的线芯截面(mm2 ); I——预期短路电流有效值(A); t——在已达到允许工作温度的导体内短路电流持续作用的时间(s); K——计算系数，按导体不同线芯材料和绝缘材料决定，其值如表3所示。

3.2 过负载保护过负载保护的保护电器的整定电流和动作特性应符合下列两式的要求：

IB≤In≤IZ I2≤1.45IZ

(2A) (2B)

式中： IB——线路计算电流(A); In——熔断器熔体额定电流或断路器长延时脱扣器整定电流(A): IZ——导体允许持续载流量(A); I2——保证保护电器可靠动作的电流，对断路器，I2为约定时间的约定动作 电流，对熔断器，I2为约定时间的约定熔断电流。 使用断路器时，按标准GB14048.2-2001规定，约定动作电流为 1.3In,只要满足In≤IZ,即符合式(2B)要求。 In就是断路器长延时整定电流Izd1,也就是要求： Izd1≤IZ或Izd1/IZ≤1 (3)

3.3 接地故障保护

接地故障保护适用于I类电气设备，所在场所为正常环境，人身电击安全电压限 值(UL)不超过50V。 采用接地故障保护的同时，建筑物内各种导电体应作等电位联结。 接地故障保护对配电系统的不同接地形式作了规定。

3.3.1 TN系统的接地故障保护(1)TN系统配电线路接地故障保护的动作特性应符合下列要求：

式中： ZS——接地故障回

路的阻抗(Ω) Ia——保证保护电器在规定时间内切断故障回路的电流(A) UO——相线对地标称电压(V)。 UO=220V的配电线路，其切断故障回路的时间规定如下： ①配电干线和供固定用电设备的末端回路，不大于5s; ②供手握式或移动式用电设备的末端回路，以及插座回路，不大于0.4s。

ZS·I a≤UO

(4)

(2)当采用熔断器兼作接地故障保护时，为了执行方便，规定了接地故障电流(I d)与熔断体额定电流(Ir)之比不小于表4或表5值，即认为符合式(4) 的规定。

3.3.2 TT系统的接地故障保护

TT系统配电线路接地故障保护的动作特性应符合下列要求： RA· a≤50V I (5) 式中： RA——外露可导电部分的接地电阻与PE线电阻和(Ω); Ia——保证保护电器切断故障回路的动作电流(A)。当采用反时限特性过流 保护电器时，Ia为5s内切断的电流；采用瞬时动作特性的过流保护电路时， Ia为瞬时整定电流；当采用漏电保护器时，Ia为其额定动作电流I△n。

3.3.3 IT系统的接地故障保护当IT系统配电线路发生第一次接地故障时，应由绝缘监视电器发出报警信号， 其动作电流应符合下式要求： RA· d≤50V I (6) 式中： RA——外露可导电部分的接地极电阻(Ω); Id——第一次接地故障电流(A)。 当IT系统的配电线路发生第二次异相接地故障时，应切断故障电路，并符合下 列要求： (1)当IT系统不引出N线，应在0.4s内切断故障回路，并符合下列要求： ZS· a≤ ( 3 / 2 ) 0.5 · O I U (7) 式中： ZS——相线和PE线故障回路阻抗(Ω); Ia——保护电器切断故障回路的动作电流(A); 当IT系统引出N线，应在0.8s内切断故障回路，并符合下式要求： ZS· Ia≤0.5· O U (8) 式中ZS——包括相线、N线和PE线在内故障回路阻抗(Ω)。 建议IT系统不引出N线。

4 保护电器选择的通用要求(1)保护电器必须是符合国家标准的产品。 (2)保护电器的额定电压应与所在配电回路的标称电压相适应； (3)保护电器的额定电流不应小于该配电回路的计算电流； (4)保护电器的额定频率应与配电系统的频率相适应； (5)保护电器要切断短路故障电流，应满足短路条件下的动稳定和热稳定要求，还 必须具备足够的通断能力。

(6)考虑保护电器安装场所的环境条件，以选择相适应防护等级(IP等级)的产 品。

此外，在高海拔地区

(如海拔超过2000m)应选用高海拔用的产品，或者采 取必要的技术措施。在靠近海边的地方，应使用防盐雾的产品