浅谈低压断路器日常工作生活中的应用

中图分类号：TM52 文献标识码：A

低压断路器在实际工作生活中应用广泛,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(1.1-1.5)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10In则完全可以躲过电容器的峰值电流IM｡

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｡

5、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｡

6、 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｡

7、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｡