文/吳豪 中機(jī)中聯(lián)工程有限公司 重慶 400000

1、斷路器動(dòng)作電流特性介紹

在低壓配電的設(shè)計(jì)中，主要涉及有微型斷路器（ACB），塑殼斷路器(MCCB)及空氣斷路器(ACB),其中空氣斷路器保護(hù)特性與帶電子脫扣的塑殼斷路器類似，不另單獨(dú)描述。

微型斷路器具備B型，C型或D型脫扣形式，不具備選擇型，微型斷路器瞬時(shí)脫扣電流形式與額定電流In 有如下關(guān)系（以常熟開關(guān)CH2系列微斷為例）：

表1 微型斷路器瞬時(shí)脫扣電流范圍

上述瞬時(shí)脫扣電流范圍不是指微型斷路器的瞬時(shí)過電流保護(hù)整定值Ir3上述范圍內(nèi)可選，而是指其瞬時(shí)脫扣電流整定值隨機(jī)分布在上述范圍中，如任選一個(gè)C型，額定電流為20A的微型斷路器，其瞬時(shí)脫扣電流可能為100A或200A，也可能是100A～200A的一個(gè)數(shù)值。

塑殼斷路器額定電流可選In較多，并可選擇電磁脫扣單元，熱磁脫扣單元及電子脫扣單元，其中帶電磁脫扣單元，熱磁脫扣單元的為非選擇型斷路器，帶電子脫扣單元的為選擇型斷路器，其保護(hù)脫扣單元與額定電流In 有如下關(guān)系（以常熟開關(guān)CM3為例）：

表2 塑殼斷路器瞬時(shí)脫扣電流范圍

當(dāng)塑殼斷路器帶電子脫扣單元時(shí)，其長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)瞬時(shí)、過電流保護(hù)的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間可根據(jù)需要調(diào)整。

2、選擇型與非選擇型斷路器過電流保護(hù)整定的區(qū)別

(1)長(zhǎng)延時(shí)過電流保護(hù)（反時(shí)限過電流保護(hù)）整定較好確定，只需滿足以下要求即可：

上述式中，Iz為線路允許的持續(xù)載流量,A；IB為線路的計(jì)算電流,A。對(duì)于非選擇型斷路器來說，其額定電流In即為Ir1，對(duì)于選擇型斷路器，其Ir1一般可在(0.4～1)In的范圍內(nèi)進(jìn)行整定。

(2)短延時(shí)過電流保護(hù)（定時(shí)限過電流保護(hù)）僅在采用選擇型斷路器時(shí)需要整定，可提高保護(hù)靈敏系數(shù)，并實(shí)現(xiàn)上下級(jí)保護(hù)的選擇型。其整定電流Ir2要躲過配電線路的最大次尖峰電流：

上述式中，Kset2為可靠系數(shù)，取1.2； IstM1為回路中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流,A； Ic(n-1)為回路中除最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)以外的線路計(jì)算電流，A.通常定時(shí)限過電流脫扣器的整定時(shí)間有0.1,0.2，0.3,0.4等幾種，上下級(jí)的時(shí)間級(jí)差不小于0.1～0.2S。

(3)瞬時(shí)過電流保護(hù)的整定值，應(yīng)躲過短時(shí)間出現(xiàn)的負(fù)荷尖峰電流：

上述式中，Kset3為可靠系數(shù)，取1.2； I’stM1為回路中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的全啟動(dòng)電流,A； Ic(n-1)為回路中除最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)以外的線路計(jì)算電流，A。

另選擇型斷路器的短延時(shí)過電流保護(hù)整定值Ir2與非選擇型斷路器的瞬時(shí)過電流保護(hù)的整定值Ir3還需滿足靈敏度校驗(yàn)，即被保護(hù)線路末端的短路電流不應(yīng)小于斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)過電流脫扣器整定電流的1.3倍，且選擇型斷路器Ir3還需大于下一級(jí)保護(hù)電器保護(hù)線路的最大短路電流。

3、實(shí)際工程中選擇型斷路器過電流保護(hù)的整定及運(yùn)用

在筆者設(shè)計(jì)某電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目中，因業(yè)主要求在員工停車位處設(shè)置20個(gè)7kW的單相交流充電樁，此充電樁區(qū)域離最近的廠區(qū)8#配電房低壓線路長(zhǎng)度約250m,由充電樁配電箱至最遠(yuǎn)處充電樁約30m。充電樁配電箱安裝容量PE=140kW,功率因素cosφ=0.95，需要系數(shù)Kx=0.5，計(jì)算電流Ijs=112A。原設(shè)計(jì)的配電保護(hù)配置圖（末端短路保護(hù)靈敏度校驗(yàn)）如下圖所示。

圖1 設(shè)計(jì)的配電保護(hù)配置圖

現(xiàn)對(duì)斷路器的末端短路保護(hù)靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)。

當(dāng)K2點(diǎn)（充電樁配電箱進(jìn)線處）發(fā)生單相短路時(shí)，經(jīng)計(jì)算此處短路電流Id2=1090A。此段線路由變電所低壓柜出線塑殼斷路器MCCB1提供保護(hù)，MCCB1的瞬動(dòng)電流Ir3=10In=1400A。保護(hù)靈敏度Km=1090/1400=0.77＜1.3,不合格。若采用增大電纜截面以增大短路電流的方法，需將電纜截面增大3級(jí)至150mm2，才可滿足保護(hù)靈敏度校驗(yàn)。而YJV-3＊150+2＊70電纜相同的長(zhǎng)度價(jià)格幾乎是YJV-3＊70+2＊35電纜價(jià)格的2倍，此方案顯然不合理。若改為采用選擇型斷路器，則可較為合理的解決上述問題。解決方法如下：

將斷路器改為選擇型斷路器

長(zhǎng)延時(shí)過電流保護(hù)整定值：Ir1=140A

短延時(shí)過電流保護(hù)整定值：

瞬時(shí)過電流保護(hù)整定值按大于下一級(jí)保護(hù)電氣所保護(hù)線路的最大短路電流進(jìn)行整定：Ir3＞1640 A

保護(hù)裝置實(shí)際整定值取Ir3=12Ir1=1680A

保護(hù)靈敏度Km=1090/700=1.56,合格。同時(shí)斷路器短延時(shí)動(dòng)作時(shí)間可滿足保護(hù)動(dòng)作的選擇性。

當(dāng)K1點(diǎn)（充電樁進(jìn)線處）發(fā)生單相短路時(shí)，經(jīng)計(jì)算此處短路電流Id1=490A。此段線路由充電樁配電箱出線微型斷路器MCB1提供保護(hù)，MCB1的瞬動(dòng)電流Ir3=10In=400A。保護(hù)靈敏度Km=490/400=1.23＜1.3,不合格。對(duì)與此段線路，解決有兩種方法。方法1：將充電樁線路截面增大至10mm2；此時(shí)短路電流Id1=620A，保護(hù)靈敏度Km=620/400=1.55＞1.3,合格。方法2：將MCB1脫扣器由C型改為B型，此時(shí)MCB1的瞬動(dòng)電流Ir3=5In=200A，保護(hù)靈敏度Km=490/200=2.45＜1.3,合格。因B型脫扣與C型脫扣斷路器價(jià)格基本相當(dāng)，推薦采用方案2。

修改后的保護(hù)配置圖如下圖：

圖2 設(shè)計(jì)的配電保護(hù)配置圖

結(jié)語：

在低壓配電設(shè)計(jì)中，我們通常采用非選擇型斷路器，僅根據(jù)線路的計(jì)算電流來對(duì)斷路器長(zhǎng)延時(shí)脫扣電流進(jìn)行整定，導(dǎo)致在低壓線路較長(zhǎng)時(shí)，通常不能滿足末端短路保護(hù)靈敏度校驗(yàn)。這時(shí)，選用選擇型斷路器替代非選擇性斷路器，通過對(duì)其短延時(shí)過電流保護(hù)值及時(shí)間、瞬時(shí)過電流保護(hù)值進(jìn)行整定，往往可不需增大電纜截面就可以解決保護(hù)末端短路保護(hù)靈敏度不足的問題，同時(shí)又可以使上下級(jí)保護(hù)間具備選擇性。