低壓斷路器具有體積小、機構(gòu)緊湊、安裝方便等特點，被廣泛應(yīng)用于配電線路及電動機保護(hù)領(lǐng)域。隨著電氣技術(shù)的不斷發(fā)展，低壓斷路器性能也得到日益完善和提高，現(xiàn)已逐步實現(xiàn)智能化、模塊化和小型化，與此同時，低壓斷路器的可靠性和安全性均得到很大提高。但在使用低壓斷路器的過程中應(yīng)合理選型，避免因斷路器選型不當(dāng)造成其不能發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)作用，使配電系統(tǒng)在運行中存在一定安全隱患，對使用人員的人身安全構(gòu)成一定威脅。  　　1 低壓斷路器簡介  　　1.1 低壓斷路器分類  　　低壓斷路器（以下簡稱斷路器）按使用類別可分為A類（非選擇型）和B類（選擇型）；按設(shè)計型式可分為萬能式（或框架式）斷路器、塑料外殼式斷路器及微型斷路器；按用途可分為配電用斷路器、電動機保護(hù)用斷路器和漏電斷路器，其他分類不再列舉。  　　1.2 斷路器過電流脫扣器  　　1.2.1 斷路器過電流脫扣器主要包括長延時脫扣器（反時限特性）、短延時脫扣器（根據(jù)不同的動作電流，呈現(xiàn)反時限和定時限特性）、瞬動脫扣器。  　　1.2.2 反時限過電流斷開脫扣器在基準(zhǔn)溫度下，在約定不脫扣電流，即電流整定值的1.05倍時，脫扣器的各相極同時通電，斷路器從冷態(tài)開始，在小于約定時間內(nèi)不應(yīng)發(fā)生脫扣；在約定時間結(jié)束后，立即使電流上升至電流整定值的1.3倍，即達(dá)到約定脫扣電流，斷路器在小于約定時間內(nèi)脫扣。  　　1.2.3 瞬時或定時限過電流脫扣器在達(dá)到電流整定值時應(yīng)瞬時（固有動作時間）或在規(guī)定時間內(nèi)動作。其電流脫扣器整定值有±10%的準(zhǔn)確度。  　　1.3 斷路器的選擇應(yīng)符合的要求  　　斷路器的額定電壓應(yīng)與所在回路的標(biāo)稱電壓相適應(yīng)；斷路器的額定頻率應(yīng)與所在回路的標(biāo)稱頻率相適應(yīng)；斷路器的額定電流不應(yīng)小于所在回路的負(fù)荷計算電流；斷路器應(yīng)滿足短路條件下的動、熱穩(wěn)定要求，用于分?jǐn)喽搪冯娏鲿r，應(yīng)滿足在短路條件下分?jǐn)嗄芰Φ囊蟆?nbsp; 　　1.4 斷路器的選擇性配合  　　各級保護(hù)電器之間的動作選擇性分為以下三種：  　　1.4.1 完全選擇性。故障點的所有故障電流值，從過載到金屬性短路故障電流，均由故障點最近的上一級斷路器切斷。 　　1.4.2 部分選擇性。在全短路故障電流情況下，不能滿足完全選擇性，但可能在某一較低故障值（選擇性極限值）以下具有選擇性。  　　1.4.3 無選擇性。當(dāng)故障發(fā)生時，無法實現(xiàn)選擇性，可能出現(xiàn)越級跳閘或同時動作。《低壓配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，配電線路采用的上下級保護(hù)電器，其動作應(yīng)具有選擇性；各級之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合。但對于非重要負(fù)荷的保護(hù)電器，可采用無選擇性跳閘。  　　2 各種過電流脫扣器的整定計算  　　斷路器的實際動作時間還可以根據(jù)廠家提供的時間-電流特性曲線直接查取。確定實際動作時間非常重要，可以實現(xiàn)正常工作時不動作、躲過尖峰電流、完成熱穩(wěn)定校驗、滿足斷路器動作的選擇性等用途。  　　2.1.5 消防配電線路的過負(fù)荷保護(hù)。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ16-2008）規(guī)定，消防配電線路應(yīng)設(shè)過負(fù)荷及短路保護(hù)，其過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)動作于信號，不動作于脫扣。工程設(shè)計中，消防配電線路采用電磁脫扣器（僅有瞬動脫扣器），其過負(fù)荷保護(hù)功能應(yīng)借助其他設(shè)備實現(xiàn)：（1）采用過載時只報警不脫扣的特殊斷路器，在過載時可提供一個無源信號觸點，從而驅(qū)動報警裝置；（2）利用數(shù)顯表的報警功能，在實際電流超過設(shè)定電流時提供報警信號。此時應(yīng)采用三相表并配合三相CT。如使用單相表，無法檢測另外兩相的故障；（3）電動機可使用熱繼電器提供過載保護(hù)，通過其過載信號觸點驅(qū)動報警裝置。  　　2.2 短延時脫扣器的短路保護(hù)整定計算  　　案例分析：某低壓配電房發(fā)生短路事故，短路點位于分支母線處，即分支回路斷路器電源側(cè)。斷路器智能控制器保留的技術(shù)數(shù)據(jù)：分?jǐn)嚯娏?8.67kA，動作時間0.5s。斷路器出廠數(shù)據(jù)：型號CW2-2500/3P，In=2500A；額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu=85kA/AC400V；額定運行短路分?jǐn)嗄芰cs=85kA/AC400V；額定短時耐受電流Icw=65kA/AC400V；長延時脫扣器Ir1=1.0In，t1=15s；短延時脫扣器Ir2=8.0In，t2=0.4s，瞬動脫扣器Ir3=12Ir1，接地故障保護(hù)位于OFF位置。要求判斷該斷路器是否在規(guī)定時間內(nèi)切除故障線路。  　　額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu>Ik。首先計算動作電流倍數(shù)：18.67*1000/2500=7.468倍，未達(dá)到預(yù)設(shè)的短延時脫扣電流倍數(shù)（8倍），查產(chǎn)品樣本，應(yīng)根據(jù)I2T2=（8Ir1）2t2校驗。T2=（8*1*2500）2*0.4/（18.67*1000）2=0.459s。根據(jù)廠家樣本，動作時間允差為±15%，則斷路器允許動作時間為（0.459*1.15）s=0.528s。本案例斷路器動作時間0.5s在此時間范圍內(nèi)切除故障線路。  　　I′stM1――線路中最大一臺電動機的全啟動電流，A，包括周期分量和非周期分量，其值可取電動機啟動電流IstM1的2倍  　　Ijs（n-1）――除啟動電流最大的一臺電動機以外的線路計算負(fù)載電流，A  　　如果沒有人為的延時環(huán)節(jié)，瞬動脫扣器一旦啟動，必將觸發(fā)后繼動作，分閘在所難免。啟動沖擊電流在1/4周期（0.005s）即達(dá)峰值，瞬動原件是否啟動僅取決于電磁力的大小，與后繼的斷路器機械動作固有時間無關(guān)。因此，為防止斷路器在電動機啟動時誤動作，其瞬動脫扣器的動作電流應(yīng)躲過啟動電流峰值或至少高于第一半波有效值。 　　2.3.3 瞬動脫扣器用于電動機的短路保護(hù)。  　　第一，斷路器瞬動脫扣器動作電流與長延時脫扣器動作電流之比（以下簡稱瞬動電流倍數(shù)）宜為14倍左右或10～20倍可調(diào)。  　　第二，僅用于短路保護(hù)時，即在另行裝設(shè)過載保護(hù)電器（如熱繼電器等）的常見情況下，宜采用只帶瞬動脫扣器的斷路器或把長延時脫扣器作為后備過電流保護(hù)。  　　第三，兼作過載保護(hù)時，即在沒有其他過載保護(hù)電器的情況下，斷路器應(yīng)設(shè)瞬動脫扣器和長延時脫扣器，且必須為電動機保護(hù)型。  　　第四，兼作低電壓保護(hù)時，即不另裝接觸器或起動器的情況下，斷路器應(yīng)裝有低電壓脫扣器。  　　第五，斷路器的各種附件應(yīng)根據(jù)電動機的控制要求裝設(shè)。  　　第六，瞬動脫扣器的整定電流應(yīng)為電動機啟動電流的2～2.5倍，本文取2.2倍。  　　第七，長延時脫扣器用作后備保護(hù)時，其整定電流應(yīng)按滿足相應(yīng)的瞬動脫扣整定電流為電動機起動電流2.2倍的條件確定。  　　第八，長延時脫扣器用作電動機過載保護(hù)時，其整定電流應(yīng)接近但不小于電動機的額定電流，且在7.2倍整定電流下的動作時間應(yīng)大于電動機的啟動時間。同時，相應(yīng)的瞬動脫扣器應(yīng)滿足第六條的要求，否則應(yīng)另設(shè)過載保護(hù)電器，而不得隨意加大長延時脫扣器的整定電流。  　　2.4 斷路器接地故障保護(hù)的整定計算  　　《低壓配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，相線對地標(biāo)稱電壓為220V的TN系統(tǒng)配電線路的接地故障保護(hù)，其切斷故障回路的時間應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）配電線路或僅供給固定式電氣設(shè)備用電的末端線路，不宜大于5s；（2）供給手握式電氣設(shè)備和移動式設(shè)備的末端線路或插座回路，不應(yīng)大于0.4s。  　　以下介紹TN、TT及IT系統(tǒng)發(fā)生接地故障時斷路器脫扣器的選擇及整定方法。  　　案例分析：某回路由低配室放射供電，變壓器容量1000kVA，Uk=6%，出線開關(guān)QF1（Ir1=50A），配線YJV-5x16，線路末端下級斷路器采用A類微斷QF2（MCB-C32/1P，Ir1=32A，Ir3=10Ir1=320A）。設(shè)QF2前端A點發(fā)生接地故障，QF2后端B點發(fā)生接地故障，試對QF1進(jìn)行接地故障保護(hù)整定計算。  　　第一種情況：線路長100m，A點發(fā)生單相接地故障時，查得Id=0.61kA，則根據(jù)式（9），Ir3≤（0.61*1000）Ir1/（1.3*50）=9.38Ir1，取整后Ir3=9，則Ir3=9*50A=450A。  　　第二種情況：線路長100m，B點發(fā)生單相接地故障時，由于A、B點僅相隔QF2，其阻抗可忽略不計，則QF1整定計算同上。  　　此兩種情況下，QF1的Ir3=450A，QF2的Ir3=320A，450/320=1.406倍，可滿足選擇性要求的1.3或1.4倍。  　　第三種情況，線路長140m，查得Id=0.44kA，則根據(jù)式（9），Ir3≤（0.44*1000）Ir1/（1.3*50）=6.77Ir1，取整后Ir3=6，則Ir3=6*50A=300A。此時若B點發(fā)生單相接地故障，上下級斷路器已不具選擇性。  　　第四種情況：條件同第三種情況，但QF2所保護(hù)的設(shè)備為15kW鼠籠式電動機。按電動機保護(hù)整定計算，Ir3≥2.2*7*15/0.8/0.38/1.732A=438.72A，QF2選用D型斷路器，即Ir1=32A，Ir3=14Ir1=14*32A=448A，而QF1的Ir3=300A。此時電動機啟動，必將越級跳閘。  　　第二，提高TN系統(tǒng)接地故障電流Id的措施：選用D，yn11變壓器，其零序阻抗比Y，yn0變壓器小很多，Id明顯增大；增大電纜截面以降低阻抗，此方案不適用于裸干線及架空線等電抗較大的線路；改變線路結(jié)構(gòu)，如改裸干線及架空線為封閉母線或電纜，以降低阻抗。  　　當(dāng)變壓器容量較小時，配電線路較長而保護(hù)電器的整定電流不能滿足靈敏度系數(shù)的要求時，可減少配電級數(shù)，以減小整定電流。  　　第三，當(dāng)采用短路保護(hù)兼做接地故障保護(hù)，不能滿足其靈敏度要求或不能滿足選擇性要求時，還可采用帶接地故障保護(hù)的斷路器。  　　零序電流保護(hù)：檢測零序電流通常在斷路器后三個相線上各裝設(shè)一只電流互感器（也可在中性線上安裝一個零序互感器），取3只互感器的矢量和乘以變比，即零序電流：IN=IL1+IL2+IL3。  　　剩余電流保護(hù)：檢測剩余電流通常在斷路器后三個相線及中性線上各裝設(shè)一只電流互感器（或采用專用剩余電流互感器），取4只互感器二次側(cè)電流的向量和乘以變比，即剩余電流：IPE=IN+IL1+IL2+IL3。為避免誤動作，斷路器采用剩余電流保護(hù)時，其接地故障電流整定值應(yīng)躲過正常運行時線路和設(shè)備的泄露電流，通常取泄露電流總和的2.5～4倍。剩余電流保護(hù)整定值可在滿足Id≥1.3Ir4的前提下盡可能選大一些，甚至可選斷路器允許的IΔn最大值。剩余電流保護(hù)適用于TN-S系統(tǒng)，但不適用于TN-C系統(tǒng)。  　　2.4.2 TT系統(tǒng)。TT接地系統(tǒng)常用于工業(yè)與民用建筑的照明、動力混合供電的三相四線配電系統(tǒng)，三相不平衡電流較大。發(fā)生單相接地時，Id回路阻抗包括相線阻抗、PE線阻抗、負(fù)載側(cè)接地電阻、電源側(cè)接地電阻、接觸阻抗等。由于負(fù)載側(cè)接地電阻和電源側(cè)接地電阻值一般均比較大，TT系統(tǒng)的故障環(huán)路阻抗大，產(chǎn)生的單相接地故障電流遠(yuǎn)小于不平衡電流，所以TT系統(tǒng)不能采用短路保護(hù)兼做接地故障保護(hù)，也不能采用零序電流保護(hù)。TT系統(tǒng)采用剩余電流保護(hù)的整定計算同TN系統(tǒng)。  　　2.4.3 IT系統(tǒng)。三種系統(tǒng)中，IT系統(tǒng)接地故障電流最小，用于對供電可靠性要求較高、對單相接地不需要立即切斷的供電回路。發(fā)生接地故障時，需發(fā)出絕緣破壞信號。目前最典型的IT系統(tǒng)就是10kV配電系統(tǒng)，采用中性點不接地或經(jīng)高電阻接地的運行方式（小電流接地系統(tǒng)）。該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是發(fā)生單相接地故障時，不破壞系統(tǒng)電壓的對稱性，且故障電流值較小，不影響對用戶的連續(xù)供電。電力系統(tǒng)供電規(guī)程規(guī)定，發(fā)生接地故障時，可帶故障運行1～2小時。  　　3 結(jié)語  　　在使用斷路器作為保護(hù)電器時，只有正確分析負(fù)載性質(zhì)、結(jié)合斷路器保護(hù)特性選擇斷路器，才能有效切除事故回路，保證供配電系統(tǒng)的可靠運行。除了技術(shù)上的必要性和可靠性，還要兼顧經(jīng)濟(jì)上的可行性和實用性，才能使斷路器的選擇滿足合理性要求。