浅谈保护电器的选择

摘要：电路保护方案的选择是设计人员所遇到的不容回避的问题。究竟采用熔断器好，还是采用断路器好，其答案不总是很清楚的。本文将会从短路保护、过载保护、选择性、可靠性、使用性、经济性等方面进行探讨分析，供大家交流。

关键词：低压断路器低压熔断器选择整定

中图分类号：TM13 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着现代化的发展，低压配电线路已遍及城乡各个角落，很多非电气专业人员都可能随时接触到用电设备、线路及插座等，所以保护电器的选择显得尤为的重要。在配电线路发生故障时切断故障电路的器件主要是低压熔断器和低压断路器。如果保护电器选择不当，将导致不能在要求的时间内切断故障电路，从而损坏电线、电缆，甚至扩大事故，或者导致非选择性动作，扩大停电范围，造成不应有的损失。

如何更合理地选择保护电器的类型，分辨哪类保护电器更适用于何种条件，本文将会进行大致分析与比较，但最终要由最终用户综合考虑安全性，性能，功能，以及价格等因素来作出选择。

一、短路保护

按GB50054—2011中规定，发生短路时，绝缘导体应按式（3）进行热稳定

较验，即

S≥I/K （3）

式中， S—绝缘导体的线芯截面；

I—预期短路电流有效值；

t—短路电流持续时间，取决于保护电器动作时间；

K—不同绝缘材料的导体的计算系数.

分析比较，可看出，使用断路器时，应使用其瞬时过流脱扣器作短路保护，由于其动作时间（全分断时间）很小，一般都能满足（3）要求；选用熔断器时，属反时限特性，短路电流I越大，则熔断时间t越小，一般也能满足式（3）要求。在大容量变压器的低压配电屏引出馈线时，如选用截面（S）过小，则无论是断路器或熔断器，都将难以符合式（3）要求。

但熔断器开关具有 100kA的分断能力，大大超过大多数断路器的分断能力。而且其分断能力几乎不受使用电压的影响，而这方面断路器相形见黜。此外，熔断器开关杰出的限电能力能够获得最小的电流峰值，从而减小系统和设备遭受的电动力和热动力冲击。这些优于断路器的性能在230VAC和690VAC以及直流线路中尤其突出。

二、过载保护

使用断路器时，应利用断路器的长延时过流脱扣器(反时限特性)作过负载保护，其整定值应符合式（1）要求，即

Izd1≤Iz （1）

式中，Izd1—断路器长延时过流脱扣器的整定电流；

Iz—导体允许持续载流量.

使用熔断器时，其值应符合式（2）要求，即

Ir≤Iz （当Ir≤12时，应符合Ir≤0.85Iz） （2）

式中，Ir—熔断器熔体额定电流；

Iz—导体允许持续载流量.

分析比较，由上两式可以得出，断路器和熔断器作为线路过负载保护器件使用时，要求是相同的。

在某些场合，按规范要求，区域网的投运必须要用熔断器开关而不是断路器。

这一技术上的选择只取决于安装成本。对于一般的配电网和普通低压柜，考虑到线损和安装的问题，采用一种经济型电缆比规范规定的更加重要。对于这部分“经济型”电缆，熔断器开关能够完全保证过电流的保护。

三、选择性

1、采用非选择型断路器保护

这种断路器是利用其瞬时过电流脱扣器作短路和接地故障保护，当下级断路器所保护的线路发生的故障电流较大、超过上级断路器的瞬时脱扣器整定电流时，则上下级断路器都会瞬时脱扣，而没有延时。虽然有一个毫秒级的分断时间，这只是机械动作时间和灭弧时间。下级快速脱扣，上级断路器也不可返回。这是非选择型断路器的重要弱点。也因此定名为非选择型。

2、上级采用选择型断路器保护

这种断路器的最大特性是具有短延时过电流脱扣器，因此故障时动作有延时，不论下级用断路器还是用熔断器，只要在配电系统设计中，正确、合理地整定短延时动作电流（Izd2）和延时时间，就能实现选择性动作。

3、采用熔断器保护

由于熔断器的反时限特性，其制造的动作误差又较小，只要上级熔断器与下级熔断器额定电流之比等于或大于1.6，就具有选择性，这是熔断器优于非选择型断路器的主要特点。

经分析与比较得出：

（1）选择型断路器有延时，功能多，能很好地实现选择性动作，但价格

较贵。一般用于低压配电首端和电流在630~800A及以上的馈电线路。

（2）熔断器具有良好的选择性，简单易行，价格低，宜作为配电系统中

间各级配电干线的保护。

（3）非选择型断路器可用于末端回路保护，也可用靠近末端的、负荷不

重要、断电后影响不很大的线路保护作用。

熔断器符合国际标准（IEC 269），该标准定义了熔断特性的时间/电流曲线。因此，某种牌子的熔断器可以用另一种牌子的熔断器替换而不改变选择性。而对于两个断路器,两个产品必须是同一制造商,同一代产品及选型的样本非常复杂。

四、可靠性

熔断器开关在技术和设计以及原理和功能的简洁性保证了其随时间的可靠性。相反，断路器因机构的复杂性，其可靠性易随使用时间而受影响。

五、使用性

断路器的优点在于发生故障而动作后能够方便地重新投入使用，而对此熔断器开关则必须更换熔断器后才能重新投入使用，有时会发生一时没有合适的熔断器予以更换的情况。

断路器的这一特性对于故障较为频繁的电路末端特别有利，因为恢复使用快可以缩短中断生产时间。恢复使用快的特点是较容易接受的，因为，一般来说，发生危险的可能性也小。

断路器的这一优点在故障不频繁,而通常发生危险的可能性又 较大的场合就显现不出来。一般的输配电系统和普通低压柜中故障发生是不频繁的。这种情况下使用熔断器开关就非常简单，而且不需要任何的维护。在电动机回路中，采用熔断器开关加上热继电器可以提供与断路器同样的方便性，因为95%的故障由发热引起。

人们常认为断路器操作方便，故障脱扣后，只需按“复位”钮即可恢复；而熔断器熔断后要更换熔断体，需要有备件。但实际中，其实并非前者很方便，而后者很麻烦。因为在相同条件下，装设断路器运行中脱扣的台次数和装设熔断器运行中实际熔断的台次数并不相等，后者要少得多，其原因主要有两方面：

（1）一次短路或接地故障，通常会使靠近的熔断体熔断，而使用断路器，则可能导致几级断路器脱扣。

（2）有一些故障是短暂的，持续时间很短，仅为毫秒级，可以使断路器的瞬时脱扣器跳闸，而熔断器可“躲过”短暂故障而不熔断。

另外，更换熔断体也很简单，用备件插入即可，不过花费几元至几十元备品费用；而断路器也不只简单的“复位”，经过较大短路电流而脱扣后，有时需要维修乃至大修。

六、经济性

使用熔断器的价格一般要比非选择型断路器低。当要求高分断能力时，熔断器容易做到，费用增加不大，断路器也可做到，但费用增加会很大。

结论：断路器和熔断器在低压电路中各得其所。断路器比较适用于故障率及危险性较少的终端设备。熔断器开关，因其较强的限制电流的能力，其随时间的可靠性，以及其选择的安全性，且其价格又较为合理，因而比较适合用于供电源头和配电系统。