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低压断路器和低压熔断器的选用及比较

  低压配电系统通常采用低压断路器和熔断器作短路保护,尽管两者在作短路保护的功能是相同的,但它们在使用上也有很大区别和不同,电气工程技术人员应该了解并掌握它们的选择和使用上的差异。

  一、低压断路器

  低压断路器(LowVoltageCircuitBreakers)又称之为自动空气开关或空气断路器,是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流,还可以接通和分断短路电流的低压开关电器。

  低压断路器在电路中除起控制作用外,还具有一定的保护功能,如过负荷、短路、欠压等保护功能。它可用来分配电能、不频繁地启动电动机,对电源线路及电动机等实行保护,当供电回路发生严重的过载、短路及欠压等故障时能自动切断电路,其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等组合。低压断路器在分断故障电流后一般不需要更换其内部零部件,使用方便,已广泛应用于交直流低压配电系统各级馈出线,各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护,包括用于不频繁地起动电动机及操作转换电路中。

  1.低压断路器的分类

  低压断路器的分类方式较多,通常分为以下几种:

  (1)按交直流系统的不同,分为低压交流断路器和低压直流断路器。

  (2)按灭弧介质分,有空气式和真空式,但目前使用的多为空气式低压断路器。

  (3)按使用类别分,无选择型(保护装置参数不可调)和有选择型(保护装置参数可调)两类:

  A类:在短路情况下,断路器无明确指明用作串联在负载侧的另一短路保护装置的选择性保护,即在短路情况下,无选择性保护所需要的人为短延时,因而无短时耐受电流要求。

  B类:在短路情况下,断路器明确指明用作串联在负载侧的另一短路保护装置的选择性保护,即在短路情况下,可实现选择性保护,有人为短延时(可调节),因而有短时耐受电流要求。

  (4)按结构型式分

  框架断路器(ACB:Air

  CircuitBreakers):也称万能式断路器,将所有的零部件都安装在一个绝缘的或金属的框架上,有较多的结构变化、较多种的脱扣器、较多数量的辅助触头,一般选择性断路器,特别是大容量断路器,多设计成框架断路器。

  塑料外壳式(MCCB:MouldedCaseCircuitBreaker):所有的零件都安装在一个绝缘外壳中。塑料外壳式断路器结构紧凑、体积小、重量轻、价格较低,适于独立安装。因其额定电流较小,非选择型断路器多设计成塑料外壳式。

  微型断路器(MCB:MiniatureCircuitBreakers):常用于低压配电系统末端的小型用电设备做短路保护,其额定电流和开断容量较小,是建筑电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器。

  2.低压断路器的基本特性参数

  (1)额定电压Ue:这是断路器在正常(不间断的)的情况下工作的电压;

  (2)额定电流Ie:断路器额定电流就是额定持续电流。也就是脱扣器能长期通过的电流。对带可调式脱扣器的断路器是可长期通过的最大电流。

  (3)断路器壳架等级额定电流:用尺寸和结构相同的框架或塑料外壳中能装入的最大脱扣器额定电流表示。

  (4)分断能力:短路分断能力有两种;额定极限短路分断能力Icu和额定运行短路分断能力Ics。Icu为按规定的试验程序所规定条件,不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力;Ics为按规定的试验程序所规定的条件,包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。

  (5)过载保护(Ir或Irth)和短路保护(Im)的脱扣电流整定范围。

  除以上参数外,低压断路器的技术参数还有限流能力、动作时间、过流保护特性(过负荷长延时、短路短延时的两段式和过负荷长延时、短路短延时、特大短路瞬时动作的三段式)及使用寿命(电寿命和机械寿命)等等。

  3.低压断路器的脱扣器类型

  (1)电磁脱扣器:只提供磁保护,也就是短路保护。

  (2)热磁脱扣器:提供磁保护和热保护,热保护也就是过载保护。一般来说,电路中都用热磁脱扣器来提供短路和过载保护,只有一些特殊场合用电磁脱扣器提供短路保护,而由其他元件(如热继电器)来提供过载保护。但其只能提供二段保护;动作值误差比较大,不可以调节。

  (3)电子脱扣器:可以有以上所有功能,并可以方便地进行整定,且能够提供三段甚至四段保护,动作比较精准,可以调节。

  二、低压熔断器

  低压熔断器(LowVoltageFuses),是在低压配电系统中起安全保护作用的一种电器,熔断器广泛应用于电网保护和用电设备保护,当电网或用电设备发生短路故障或过载时,可快速自动切断电路,避免电器设备损坏,防止事故蔓延。低压熔断器具有结构简单、使用方便、价格低廉等优点,因此,它在低压系统中也得到了广泛的使用。

  1.低压熔断器的结构

  2.低压熔断器的类型

  低压熔断器常见有插入式、管式、螺旋式三大类。又可分为开启式、半封闭式和封闭式三种。

  R-熔断器;C-插入式;L-螺旋式;M-密闭管式;S-快速;T-有填料管式。如RC1、RC1A为插人式;RM-无填料管式;RT0、RL1、RLS分别为有填料管式和有填料螺旋式。

  低压熔断器有三种结构不同的熔体,一种做为电气线路的过载和短路保护(gG);另一种作为半导体器件及其成套装置的短路保护(aR);还可派生为电动机短路保护(aM)。

  3.低压熔断器的选择

  对低压熔断器的选用主要包括熔断器类型选择和熔体额定电流的确定。对熔断器的选择要求是:在电气设备正常运行时,熔断器不应熔断;在出现短路时,应立即熔断;在电流发生正常变动(如电机起动过程)时,熔断器不应熔断;在用电设备持续过载时,应延时熔断。熔断器的额定电压要大于或等于电路的额定电压。低压熔断器选择的基本原则如下:

  (1)根据线路要求和安装条件选择熔断器的型号。容量小的电路选择半封闭式或无填料封闭式;短路电流大的选择有填料封闭式;半导体元件保护选择快速熔断器。

  (2)根据负载特性选择熔断器的额定电流。

  (3)选择各级熔体需相互配合,后一级要比前一级小,进线(总闸)和各分支线路上电流不一样,选择熔丝也不一样。

  (4)根据线路电压选择熔断器的额定电压。

  (5)交流异步电机保护熔体电流不能选择太小(通常为2~2.5倍电机的额定电流)。如选择过小,易出现一相熔断器熔断后,造成电机缺相运转而烧坏,必须配套热继电器作过载保护。

  注意:熔断器电流包括两方面,一是熔断器安装熔断体的座子、壳架的额定电流,另一是熔断体的额定电流,二者不可混淆。这一点跟断路器类似。

  三、低压断路器和熔断器的比较

  低压断路器和熔断器在使用上有很大不同,现总结如下:

  1.非选择性断路器

  (1)主要优点和特点

  ①故障断开后,可以手操复位,不必更换元件,除非切断大短路电流后需要维修

  ②有反时限特性的长延时脱扣器和瞬时电流脱扣器两段保护功能,分别作为过载和短路防护用。

  ③带电操机构时可实现遥控。

  (2)主要缺点

  ①上下级非选择型断路器间难以实现选择性切断,故障电流较大时,很容易导致上下级断路器均瞬时断开,造成误动作使中断供电范围扩大。

  ②部分断路器分断能力较小,如额定电流较小的断路器装设在靠近大容量变压器位置时,会使分断能力不够。

  ③相对价格略高。

  2.选择型断路器

  3.熔断器

  (1)主要优点和特点

  ①选择性好。上下级熔断器的熔断体额定电流只要符合国标和IEC标准规定的过电流选择比为1.6:1的要求,即上级熔断体额定电流不小于下级的该值的1.6倍,就视为上下级能有选择性切断故障电流。

  ②限流特性好,分断能力高,动作时间短。

  ③相对尺寸较小

  ④价格较便宜

  (2)主要缺点

  ①故障熔断后必须更换熔断体

  ②保护功能单一,只有一段过电流反时限特性,过载、短路和接地故障都用此保护。

  ③发生一相熔断时,对三相电动机将导致两相运转的不良后果,当然可用带发报警信号的熔断器予以弥补,一相熔断可断开三相

  ④不能实现遥控,需要与电动刀开关、开关组合才有可能。

  以上这就是低压断路器和熔断器的区别比较,两者都具有不同的优点和不足,设计选型时需要根据具体情况做出合理且性价比较高的选择。