空气开关的保护协调
一、什么是空气开关? 通断正常的负荷电流、一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障
二、低压断路器的结构及工作原理
由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成
三、断路器的保护及选择要点
以西门子的5SX系列小型断路器举例：SIEMENS的5SX系列小型断路器时间/电流特性曲线
选择空气开关安培计算法: 1匹=735W≈750W
例：3匹空调 器应选择多少A的空气开关？（220V电压）
750W×3匹=2250W×3倍（冲击电流）=6750W÷220V=30.68A≈32A。
不同的负载应选用不同类型的断路器：配电保护型、电动机保护型和家用及类似家用保护型
选择不同类型短路分断能力的断路器来适应不同的线路预期短路电流( 当I在相同的情况时)的需要
关于断路器的极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受电流
四极断路器的选用
一、什么是空气开关（低压断路器）？
1、概念及功能
低压断路器(又称自动空气开关)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、欠压和漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作和电动操作，也可以远方遥控操作。
低压断路器的分类方式很多，按使用类别分，有选择型(保护装置参数可调)和非选择型(保护装置参数不可调)；按结构型式分，有万能式(又称框架式)和塑壳式断路器；按灭弧介质分，有空气式和真空式(目前国产多为空气式)；按操作方式分，有手动操作、电动操作和弹簧储能机械操作；按极数分，可分为单极、二极、三极和四极式；按安装方式分，有固定式、插入式、抽屉式和嵌入式等。低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达5000A。
低压断路器广泛应用于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。
二、低压断路器的结构及工作原理
低压断路器由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成。低压断路器工作原理图如图3所示。
图3 低压断路器工作原理图
1-主触点 2-自由脱扣机构 3-过电流脱扣器 4-分励脱扣器
5-热脱扣器 6-欠电压脱扣器 7-停止按钮
低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。
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zhangxi06
沙发
不管是A类或B类断路器，只要它的Ics符合IEC947_2(或GB14048.2)标准规定的Icu百分比值都是合格产品。
2006-12-11 14:51:11
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zhangxi06
板凳
不管是A类或B类断路器，只要它的Ics符合IEC947_2(或GB14048.2)标准规定的Icu百分比值都是合格产品。
2006-12-11 14:51:11
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加载更多用户在设计选用时只要符合断路器的极限短路分断能力≥线路预期短路电流就能满足要求了，对线路本身来说，例如上面举例的变压器容量为1600kVA的线路，可能出现的短路电流约为43kA,它是仅计算离变压器距离为5m，且把刀开关、互感器和断路器的内阻均看成零来计算的(短路电流因此比实际情况偏大)。这种短路的机率极小。在选用断路器时，只要它的极限短路分断能力＞43kA，譬如50kA就足够了。经过“0”一次、“C0”一次就完成了它的使命，必须更换新的断路器，而运行短路分断能力，例如为50%的Icu，也达到25kA ，它既可以实现一次分断，二次通断(在25kA短路电流时)故障电流然后还要承载其额定电流 ，任务是非常艰巨的。有些使用者认定要按断路器的运行短路分断能力(Ics)≥ 线路预期短路电流来设计，其实是一种误解，也是不必要的。
有些制造厂的样本里宣传，它的产品 Ics= Icu，如确实，说明它的Icu指标有裕度，如不确实，说明它有水份，不可全信，而且Ics= Icu的断路器 ，其售价要高很多，不合算。
国外几十年来盛行一种级联(cascade)保护(也称后备保护)，如图2所选QF2断路器的极限短路分断能力小于其线路的预期短路分断能力(例如线路额定电流为250A，而预期短路电流为50kA)，则QF2选择的是HSM1_250S断路器( Icu为400V、35kA)，当F处出现线路短路(短路电流达50kA)时，由QF1(设QF1处的额定电流为400A，QF1选HSM1_400H，其Icu为400V、65kA)和QF2一起分断，QF2仅承受一部分短路电流的分断，其余部分由QF1 承担)，而对QF2处线路绝大部分小于35kA的故障电流，就由QF2来承担。这种级联保护也有一定的条件，譬如邻近的支路不是重要负载(因为一旦QF1跳闸QF3回路也停电)，同时QF1的 瞬动整定值与QF2的瞬定值也要协调等，这种级联保护主要目的也是为了节约投资。
所有断路器的短路分断能力(无论是Icu还是Ics)都是周期分量有效值。在短路试验中的“C0”的C(close接通)的电流是峰值电流 Ich。 在试验站进行短路分断试验时，电压、短路电流(有效值)和功率因数(cos)已调整好，它的接通电流也就被确定了。接通电流试验(“C”试验)，是以峰值电流来考核触头和其他导电体承受的电动斥力和热稳定性的能力，有什么样的有效值电流(分断电流)，在其相应的功率因数下，便有什么样的峰值电流，使用者毋须去考虑峰值电流这个参数。
峰值电流与周期分量有效值电流列于表4
表 4
短路分断电流 I c
(周期分量有效值)/kA 功率因数cos 峰值系数 接通电流
(峰值电流)
I c≤1.5
1.5＜ I c≤3.0
3.0＜ I c≤4.5
4.5＜ I c≤6.0
6.0＜ I c≤10
10＜ I c≤20
20＜ I c≤50
I c＞50 0.95
0.9
0.8
0.7
0.5
0.3
0.25
0.2 1.41
1.42
1.47
1.53
1.70
2.0
2.1
2.2 1.4 I c
1.42 I c
1.47 I c
1.53 I c
1.70 I c
2.0 I c
2.1 I c
2.2 I c
峰值电流(冲击电流) i ch＝ k ch (根号)2 I c，
I c为周期分量有效值， k ch 为冲击系数 1＜k ch ＜2，
k ch ×2为峰值系数。
5、四极断路器的选用
对于下列情况，有必要选用四极断路器：
1)有双电源切换要求的系统必须选用四极断路器，以满足整个系统的维护、测试和检修时的隔离需要；
2)住宅每户单相总开关应选用带N极的二极开关(可用四极断路器)；
3)剩余电流动作保护器(漏电开关)，必须保证所保护的回路中的一切带电导线断开，因此，对具有剩余电流动作保护要求的回路，均应选用带N极(如四极)的漏电断路器。
目前，国内市场供应的四极塑料外壳式断路器有六种型式：
1)断路器的N极不带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；
2)断路器的N极不带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开；
3)断路器N极带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；
4)断路器的N极带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开；
5)断路器的N极装设中性线断线保护器，N极与其他三个相线极一起合分电路；6)断路器的N极装设中性线断线保护器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开。
1)和2)型式适用于中性线电流不超过相线电流的25%的正常状态(变压器联结组标号为Yyno)，其中2)型适用于TN_C系统(PEN线不允许断开)；3)和4)型式适用于三相负载不平衡，且负载中有大量电子设备(谐波成份很大)，导致N线的电流等于或大于相线电流，N线过载而无法借助三个相线的过电流脱扣器的动作来切断过载故障的情况；4)型适合TN_C系统 ；5)和6)型式适合于在中性线断线时，切断三相及中线以保护单相设备避免损毁和间接触电事故的发生，6)型适合于TN_C系统。
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用户在设计选用时只要符合断路器的极限短路分断能力≥线路预期短路电流就能满足要求了，对线路本身来说，例如上面举例的变压器容量为1600kVA的线路，可能出现的短路电流约为43kA,它是仅计算离变压器距离为5m，且把刀开关、互感器和断路器的内阻均看成零来计算的(短路电流因此比实际情况偏大)。这种短路的机率极小。在选用断路器时，只要它的极限短路分断能力＞43kA，譬如50kA就足够了。经过“0”一次、“C0”一次就完成了它的使命，必须更换新的断路器，而运行短路分断能力，例如为50%的Icu，也达到25kA ，它既可以实现一次分断，二次通断(在25kA短路电流时)故障电流然后还要承载其额定电流 ，任务是非常艰巨的。有些使用者认定要按断路器的运行短路分断能力(Ics)≥ 线路预期短路电流来设计，其实是一种误解，也是不必要的。
有些制造厂的样本里宣传，它的产品 Ics= Icu，如确实，说明它的Icu指标有裕度，如不确实，说明它有水份，不可全信，而且Ics= Icu的断路器 ，其售价要高很多，不合算。
国外几十年来盛行一种级联(cascade)保护(也称后备保护)，如图2所选QF2断路器的极限短路分断能力小于其线路的预期短路分断能力(例如线路额定电流为250A，而预期短路电流为50kA)，则QF2选择的是HSM1_250S断路器( Icu为400V、35kA)，当F处出现线路短路(短路电流达50kA)时，由QF1(设QF1处的额定电流为400A，QF1选HSM1_400H，其Icu为400V、65kA)和QF2一起分断，QF2仅承受一部分短路电流的分断，其余部分由QF1 承担)，而对QF2处线路绝大部分小于35kA的故障电流，就由QF2来承担。这种级联保护也有一定的条件，譬如邻近的支路不是重要负载(因为一旦QF1跳闸QF3回路也停电)，同时QF1的 瞬动整定值与QF2的瞬定值也要协调等，这种级联保护主要目的也是为了节约投资。
所有断路器的短路分断能力(无论是Icu还是Ics)都是周期分量有效值。在短路试验中的“C0”的C(close接通)的电流是峰值电流 Ich。 在试验站进行短路分断试验时，电压、短路电流(有效值)和功率因数(cos)已调整好，它的接通电流也就被确定了。接通电流试验(“C”试验)，是以峰值电流来考核触头和其他导电体承受的电动斥力和热稳定性的能力，有什么样的有效值电流(分断电流)，在其相应的功率因数下，便有什么样的峰值电流，使用者毋须去考虑峰值电流这个参数。
峰值电流与周期分量有效值电流列于表4
表 4
短路分断电流 I c
(周期分量有效值)/kA 功率因数cos 峰值系数 接通电流
(峰值电流)
I c≤1.5
1.5＜ I c≤3.0
3.0＜ I c≤4.5
4.5＜ I c≤6.0
6.0＜ I c≤10
10＜ I c≤20
20＜ I c≤50
I c＞50 0.95
0.9
0.8
0.7
0.5
0.3
0.25
0.2 1.41
1.42
1.47
1.53
1.70
2.0
2.1
2.2 1.4 I c
1.42 I c
1.47 I c
1.53 I c
1.70 I c
2.0 I c
2.1 I c
2.2 I c
峰值电流(冲击电流) i ch＝ k ch (根号)2 I c，
I c为周期分量有效值， k ch 为冲击系数 1＜k ch ＜2，
k ch ×2为峰值系数。
5、四极断路器的选用
对于下列情况，有必要选用四极断路器：
1)有双电源切换要求的系统必须选用四极断路器，以满足整个系统的维护、测试和检修时的隔离需要；
2)住宅每户单相总开关应选用带N极的二极开关(可用四极断路器)；
3)剩余电流动作保护器(漏电开关)，必须保证所保护的回路中的一切带电导线断开，因此，对具有剩余电流动作保护要求的回路，均应选用带N极(如四极)的漏电断路器。
目前，国内市场供应的四极塑料外壳式断路器有六种型式：
1)断路器的N极不带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；
2)断路器的N极不带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开；
3)断路器N极带过电流脱扣器，N极与其他三个相线极一起合分电路；
4)断路器的N极带过电流脱扣器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开；
5)断路器的N极装设中性线断线保护器，N极与其他三个相线极一起合分电路；6)断路器的N极装设中性线断线保护器，N极始终接通，不与其他三个相线极一起断开。
1)和2)型式适用于中性线电流不超过相线电流的25%的正常状态(变压器联结组标号为Yyno)，其中2)型适用于TN_C系统(PEN线不允许断开)；3)和4)型式适用于三相负载不平衡，且负载中有大量电子设备(谐波成份很大)，导致N线的电流等于或大于相线电流，N线过载而无法借助三个相线的过电流脱扣器的动作来切断过载故障的情况；4)型适合TN_C系统 ；5)和6)型式适合于在中性线断线时，切断三相及中线以保护单相设备避免损毁和间接触电事故的发生，6)型适合于TN_C系统。
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