低压断路器

低压断路器是应用最广泛的一种控制设备，也称自动空气断路器，或自动空气开关。低压断路器在结构上有较好的灭弧性能，可以接通、断开正常负荷电流（正常分合闸），并可自动切断短路故障电流。主要用于配电线路和电气设备的过负荷、低电压、单相接地和短路

保护。常用作配电箱中的总开关和分路开关。

㈠ 低压断路器的分类

按其用途分类可分为：配电线路保护用、电动机保护用、照明线路保护用及漏电保护用等

几种。

表 低压断路器的分类

用 途 分 类 电流范围（A） 保 护 特 性

配电线路 200～4000 选择型 二段保护 瞬时、短延时

三段保护 瞬时、短延时、长延时

非选择型 限流型 瞬时、长延时

一般型 瞬时、长延时

电动机保护用 60～600 直接起动 过电流脱扣器瞬动倍数（8～15）IOR

间接起动 过电流脱扣器瞬动倍数（3～8）IOR

限流式 过电流脱扣器瞬动倍数12IOR

照明用 5～50 短路瞬时，过载长延时

漏电保护用 20～200 30mA，0.1s分断

按低压断路器结构分类又可分为DW系列及DZ系列两类，DW系列是敞开式结构，一般装在配电屏内；DZ系列是塑壳式结构，属于保护式一般可装在配电屏、配电箱或配电板上。

按脱扣器的类型可分为励磁脱扣、过电流脱扣（有瞬时脱扣、短延时、长延时三种）和失

压脱扣等。

按操动机构分类又可分为手动、电动（包括电磁操作和电动机操作）等两种。

㈡ 低压断路器的选择与整定

1、低压断路器过流脱扣器的选择 过流脱扣器的额定电流IN.OR应不小于线路的计算电流

I30，即

IN.OR≥I30

2、低压断路器热脱扣器的选择 热脱扣器的额定电流IN.TR也应不小于线路的计算电流

I30，即

IN.TR≥I30

3、低压断路器的选择

低压断路器的选择，应满足下列条件：

⑴ 低压断路器的额定电压UN.QF应不低于线路的额定电压UN，即

UN.QF≥UN

⑵ 低压断路器的额定电流IN.QF应不小于它所安装的脱扣器额定电流IN.OR 和IN.TR，

即

对过流脱扣器

IN.QF≥IN.OR

对热脱扣器

IN.QF≥IN.TR

⑶ 低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求，由此同时选择其操动

机构形式。

4、低压断路器过流脱扣器动作电流的整定

可根据要求装设长延时过流脱扣器（作过负荷保护）、短延时过电流脱扣器和瞬时过电流脱

扣器（两种都作短路保护）。

⑴ 长延时动作的过电流脱扣器的整定电流Iop(l)应大于线路的计算电流I30，即

Iop(l) ≥KrelI30

Krel为可靠系数，取1.1。

⑵ 瞬时过电流脱扣器的动作电流Iop(o)，应躲过线路的尖峰电流Ipk，即

Iop(o) ≥KrelIpk

Krel为可靠系数，对塑壳式断路器（如DZ型），可取2-2.5～2；对万能式断路器（如DW

型），可取1.35；对多台设备的干线，可取1.3

⑶ 短延时动作的过电流脱扣器整定电流

短延时动作的过电流脱扣器的整定电流Iop(s)应大于尖峰电流Ipk，即

Iop(s) ≥KrelIpk

Krel为可靠系数，可取为1.2。

5、低压断路器分断能力校验

要求低压断路器极限分断电流Ioc应不小于通过它的最大三相短路电流Ik即

Ioc ≥Ik

论低压断路器的选择和应用

摘要： 低压断路器用途广泛，它不仅用于主干线、支路、电路末端等作线路（电缆、电线）及电气设备的不频繁合、分和过载、短路、欠电压等故障的保护，还应用于各种负载，如照明回路、电热回路、电动机回路、可控硅整流回路、电容器回路等的单独使用和保护……

关键词： 低压断路器 选择 应用

低压断路器用途广泛，它不仅用于主干线、支路、电路末端等作线路（电缆、电线）及电气设备的不频繁合、分和过载、短路、欠电压等故障的保护，还应用于各种负载，如照明回路、电热回路、电动机回路、可控硅整流回路、电容器回路等的单独使用和保护。负载的性质不同，选用断路器的额定电流和保护特性也有差异。

１ 电灯（白炽灯）、电热器回路

这些回路基本上是电阻负载，选用的是小型断路器（ＭＣＢ）。断路器的额定电流理论上是Ｉｎ≥ＩＬ（Ｉｎ为断路器额定电流，ＩＬ为线路或电气设备的额定电流）。若Ｉｎ取≤ＩＬ，ＭＣＢ可能发生误动作，所以国际上很多国家将用于白炽灯、电热回路的断路器Ｉｎ选为（ １．１～１．１５）ＩＬ。

白炽灯和电热回路在通电的瞬间都可能产生闪流（由冷态电阻逐渐形成热态电阻的过程），最大闪流可达１０ＩＬ，故在选用小型断路器时应选用Ｃ型（瞬动电流整定值５～１０倍Ｉｎ）。

２ 高压汞灯、钠灯、金属卤化灯等的回路

小型断路器的Ｉｎ≥（１．２～１．４）ＩＬ

水银灯等的特点是电流的畸变率（系数）达１５％，起动时，因镇流器电感因素，将产生冲击电流，但起动的时间也较长。为此，水银灯等的保护用断路器，其瞬动电流应选用Ｃ型。

３ 电动机回路

作为电动机回路直接保护的断路器可采用电动机保护型断路器，它的过载保护有１．２Ｉｎ、１．５Ｉｎ、７．２Ｉｎ（可返回特性），短路瞬动为１２Ｉｎ。这种断路器的额定电流Ｉｎ＝ＩＭ（ＩＭ为电动机的额定电流）。如果无法找到电动机保护型断路器，也可使用一般配电保护型断路器，但这种配电型断路器仅能作电动机的短路保护（线路的过载保护采用热继电器）。

由于这种配电型断路器无躲过电动机起动电流的可返回特性，为了避免电动机起动时断路器动作（包括电动机采用Ｙ－Δ起动器等，在起动、运转瞬间的过渡性冲击电流），所以它的额定电流取得较高。日本有关标准（包括一些公司的产品样本介绍）规定：当电动机额定电流ＩＭ≤５０Ａ时，断路器的额定电流Ｉｎ≤３ＩＭ，当ＩＭ＞５０Ａ时，Ｉｎ≤２．５ＩＭ，而瞬动电流仍取１０Ｉｎ（倘额定电流不放大，则瞬动电流必须大于１４ＩＭ），断路器的额定短路分断能力≥电动机的短路电流。

４ 电容器回路

国际电工委员会ＩＥＣ和德国ＤＩＮ标准都规定，电容器单元必须长期在这样的电流下工作，即：它的有效值不会超过在正弦电压和额定频率时流过电流的１．３倍，对于大多数使用场合中的电容器单元可不采用过载保护，它可使上一级电网通过滤波回路进一步消除谐波。

对于短路保护，最普遍的是采用熔断器（此时熔断器的额定电流应是电容器额定电流的１．６～１．７倍），也有很多使用电容器的地方，它的短路保护选择塑料外壳式断路器（ＭＣＣＢ）。

电容器的保护开关（熔断器、断路器）必须符合以下三条要求。

（１）应能承受电容器产生的涌流；

（２）保护开关、电器应有不重燃性；

（３）熔断器或断路器的短路分断能力应大于电容器的短路故障电流。

电容器合闸投入运行时，由于端电压不能发生突变（由零变到额定电压），其情况有如短路，因此有较高的频率和较大幅值的浪涌电流（涌流）。

单个电容器的涌流峰值按公式（１）计算

Ｉｍ＝ＩＣ （１）

式中：

Ｉｍ--涌流峰值Ａ；

Ｓ--电容器安装处的短路容量，ｋＶＡ；

Ｑ--电容器的无功功率，ｋＶＡＲ；

Ｉｃ--电容器电流，Ａ。

为了抑制电容器开断时的过电压和合闸涌流，集中补偿的电容器一般是装切合电阻的。要求加装切合电阻后，将Ｉｍ降下来。加装切合电阻后，涌流（峰值）可降到１６Ｉｃ，有效值为１１．３Ｉｃ，因选用的断路器额定电流Ｉｎ＝（１．３～２．０）Ｉｃ，对断路器来说 假如它的瞬动电流整定值为１０Ｉｎｍ。

则完全可以躲过电容器的峰值电流Ｉ

当Ｉｍ、Ｑ和ＩＣ可知时，可以求出Ｓ值，由Ｓ值可以算出电容器的短路电流。

用塑料外壳式断路器作电容器回路保护时，断路器的额定电流较常见的是Ｉｎ＝１．５Ｉｃ；断路器的额定工作电压应≥电容器的工作电压。

表１为推荐的电容器保护用塑料外壳式断路器规格和二者的主要参数。

５ 焊接机（点焊机、电弧焊机）回路

交流电弧焊机、钢板点焊机、储能点焊机等焊接机的工作电流是间断的、脉冲的，因此选用断路器时，必须进行计算才能确定。

设点焊机（电弧焊机）的最大工作电流为Ｉａ，由于是间断工作，某一时刻Ｉａ＝０，热等效等值电流Ｉｅ为：

Ｉ２ａｔ１＋Ｏ２ｔ２＝Ｉ２ｅ（ｔ１＋ｔ２） （２）

式中：

ｔ１--焊接时间，ｔ２--休息时间（间歇时间）

∴Ｉｅ＝＝＝Ｉａ＝Ｉａ

Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＝点焊周期，α＝称为使用率。

（例：设Ｉａ＝１００Ａ，ｔ１＝０．３ｓＴ＝３ｓα＝＝０．１，则Ｉｅ＝

Ｉａ＝１００＝３２Ａ）

工作电流Ｉａ所引起的发热是按一齿形波规律的。实践告诉我们，使用率ａ越小，热平均温度Ｔｅ与最高温度ＴＭ的差就越大。但是在大部分时间内热等效连续电流超过热平均温度的电流，为了防止断路器的过载长延时脱扣器误动作，一般选择断路器的额定电流Ｉｎ时，Ｉｎ＝（１．２～１．３）Ｉｅ。

由上例可得Ｉｎ＝３２１．２～１．３＝３８．４～４１．６Ａ

断路器的额定电流可取Ｉｎ＝４０Ａ。

对于大多数而言规律性间断工作的焊接机的使用率α取０．５。

同类型的多台焊接机，它们各自的最大工作电流为Ｉａ，α大致相同，设共有Ｎ台，则：

Ｉｅ＝Ｉａ＝ＮＩａ

平衡接于三相时，总干线的断路器额定电流

Ｉｎ＝ＮＩａ

表２为不同参数的焊接机选用的断路器规格。

焊接机特别是电弧焊机，起动瞬间电弧被短路而尚未引弧，因此电阻很小，电流很

大，电焊变压器一次侧（原边）可能有８～１４倍的额定电流。随着电弧的引燃和稳定，电阻及电流也逐渐稳定，这种现象称为过渡性闪流。

由于使用焊接机时要频频发生过渡性闪流，当采用瞬动整定电流为（５～１０）Ｉｎ的小型断路器（ＭＣＢ）或瞬动整定值为１０Ｉｎ的塑壳式断路器作保护时，常会在此过渡性闪流下产生误动作。

对于断路器的瞬动电流整定值，国外推荐按公式（３）计算而求得。

Ｉｓ＝×Ｂ （３）

式中：

Ｐ--焊接机容量，ｋＶＡ；

Ｅ--线电压，Ｖ；

Ｂ--过渡性闪流与额定电流之比（Ｂ的范围为８～１４）；

Ｉｓ--断路器瞬时脱扣电流，Ａ。

式（３）可作用户选择时的参考。

多台焊接机同时产生过渡性闪流的情况很少，但二台焊接机有可能相隔很短的时间起动，因此按式（３）计算的Ｉｓ再乘一个安全系数１．２。

应该说明，断路器是安装在电焊变压器的一次侧（原边）的。

６ 可控硅整流回路

可控硅整流回路的交流侧安装断路器。断路器的额定电流≥１．４ＩＬ（ＩＬ为整流设备的额定电流），三相全波整流，变压器一次侧的畸变率为３０％，因此不宜选用全电磁型（油杯式）断路器，只能选择开断速度快，全分断时间短的热动--电磁型塑壳式断路器。

７ 变流器回路

电压源逆变器和电流源逆变器，用于按正弦交流电压设计的恒速电动机，根据负载的要求，调节电动机的转速实现节能。对变流器回路，断路器的额定电流Ｉｎ为≥（１．４～２）ＩＬ。变流器回路的输入电流的畸变率达９０％，高次谐波占有率很大，应采用热动

--电磁型塑料外壳式断路器。

８ 变压器一次回路

这里说的是低压变压器，即高压（原边即一次侧）电压不高于４００Ｖ。断路器的额定电流Ｉｎ≥（１．２～３）Ｉｒ（Ｉｒ为变压器一次侧额定电流）。此种回路的特点是变压器励磁冲击电流为额定电流的１０～２０倍。所选的是专门针对变压器保护要求的特殊塑壳式断路器。