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設(shè)計(jì)中有關(guān)熔斷器和斷路器的選型方案

發(fā)布時(shí)間:2011-01-20 來源:技術(shù)論文網(wǎng)

中心議題:

  • 配電線路保護(hù)和保護(hù)電器的發(fā)展
  • 熔斷器、斷路器的優(yōu)缺點(diǎn)
  • 配電線路特點(diǎn)和保護(hù)電器選型
  • 熔斷器、斷路器選型方案
  • 合理應(yīng)用熔斷器的建議

1、問題的提出
“都什么年代了,還使用熔斷器!”“熔斷器已經(jīng)過時(shí)了!”這話似乎很有道理,但又是一個(gè)實(shí)際面對的技術(shù)問題。真的,近十多年來,無論是工業(yè)建筑、民用建筑和戶外裝置的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,使用低壓熔斷器越來越少,大多數(shù)甚至千篇一律地使用低壓斷路器;與之相對應(yīng)的是低壓配電箱中裝設(shè)熔斷器的也大大減少。在低壓配電系統(tǒng)保護(hù)電器的應(yīng)用中,筆者認(rèn)為這是一個(gè)不正確的或不全面的認(rèn)識。因此,有必要對熔斷器和斷路器(以下均指低壓)進(jìn)行一些比較和分析,以能更正確、合理地選用這兩種保護(hù)電器。 
 
2、配電線路保護(hù)和保護(hù)電器的發(fā)展

2.1配電線路保護(hù)要求
低壓配電線路,為了防護(hù)在發(fā)生故障(如過載、短路和接地故障)時(shí)危及人身安全(間接接觸導(dǎo)致的電擊),或是線路過熱而導(dǎo)致?lián)p壞甚至引起電氣火災(zāi),配電線路應(yīng)有必要的防護(hù)措施,以保護(hù)線路安全和用電安全。由于低壓配電線路遍布各種建筑以致戶外各處,發(fā)生故障的幾率大,而且有大量非專業(yè)人員可能接觸,更顯得這種防護(hù)特別重要。最主要的防護(hù)措施就是在各級配電線路裝設(shè)保護(hù)電器,以保證在電路發(fā)生故障時(shí),能有效地?cái)嚅_故障電路。這些保護(hù)應(yīng)符合GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。為此,各級線路不僅要設(shè)置保護(hù)電器,還必須要正確整定其參數(shù),以保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可靠切斷故障;還要求應(yīng)有選擇地切斷電路,即要求最靠近故障點(diǎn)的保護(hù)電器動作,而其上級的保護(hù)電器不動作,以使得切斷電路的范圍最小。

2.2保護(hù)電器的類型和發(fā)展
保護(hù)電器主要有兩種:一是斷路器,二是熔斷器。斷路器類型很多,從與本文相關(guān)的保護(hù)特性看,有非選擇型和選擇型斷路器兩大類;此外,還有帶漏電防護(hù)的斷路器。這些保護(hù)電器各有自身的特點(diǎn),自然也有其不足之處,應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)各自的具體條件和要求選用,不能簡單的用先進(jìn)或落后給予評價(jià)。

在當(dāng)今世界,特別是一些發(fā)達(dá)國家,斷路器產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展十分迅速,不斷研制出更新型、保護(hù)功能更完善的斷路器。近十年來,差不多每十年左右更新?lián)Q代一次,一直到推出功能完善、具有通信模塊的智能型斷路器,為配電線路防護(hù)提供了性能極佳的保護(hù)電器。近20年來,我國電器工業(yè)發(fā)展十分迅速,斷路器產(chǎn)品緊跟國際先進(jìn)技術(shù)潮流,研制了多種智能型斷路器,為配電線路提供了更完善的保護(hù)功能。但是,在歐美一些發(fā)達(dá)國家,并沒有因?yàn)閿嗦菲鞯目焖侔l(fā)展而淘汰熔斷器,也沒有把熔斷器視作落后或過時(shí)的產(chǎn)品。據(jù)知,在德、法等國家如西門子、溯高美等電器公司,不但仍生產(chǎn)熔斷器,還繼續(xù)研制新的產(chǎn)品,技術(shù)上也不斷進(jìn)步。從這些方面說明:斷路器是先進(jìn)的保護(hù)電器,而熔斷器也絕非過時(shí)或落后的產(chǎn)品。應(yīng)該說,兩者相輔相成,各有自己的應(yīng)用范圍。 
 
3、熔斷器和斷路器的比較
現(xiàn)就熔斷器和斷路器的保護(hù)性能和其他特點(diǎn)進(jìn)行比較,斷路器則按非選擇型和選擇型兩類分別敘述。

3.1熔斷器
(1)熔斷器的主要優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
①選擇性好。上下級熔斷器的熔斷體額定電流只要符合國標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過電流選擇比為1.6:1的要求,即上級熔斷體額定電流不小于下級的該值的1.6倍,就視為上下級能有選擇性切斷故障電流;
②限流特性好,分?jǐn)嗄芰Ω撸?br /> ③相對尺寸較??;
④價(jià)格較便宜。

(2)熔斷器的主要缺點(diǎn)和弱點(diǎn)
①故障熔斷后必須更換熔斷體;
②保護(hù)功能單一,只有一段過電流反時(shí)限特性,過載、短路和接地故障都用此防護(hù);
③發(fā)生一相熔斷時(shí),對三相電動機(jī)將導(dǎo)致兩相運(yùn)轉(zhuǎn)的不良后果,當(dāng)然可用帶發(fā)報(bào)警信號的熔斷器予以彌補(bǔ),一相熔斷可斷開三相;
④不能實(shí)現(xiàn)遙控,需要與電動刀開關(guān)、開關(guān)組合才有可能。

3.2非選擇型斷路器

(1)主要優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
①故障斷開后,可以手操復(fù)位,不必更換元件,除非切斷大短路電流后需要維修;
②有反時(shí)限特性的長延時(shí)脫扣器和瞬時(shí)電流脫扣器兩段保護(hù)功能,分別作為過載和短路防護(hù)用,各司其職;
③帶電操機(jī)構(gòu)時(shí)可實(shí)現(xiàn)遙控。

(2)主要缺點(diǎn)和弱點(diǎn)
①上下級非選擇型斷路器間難以實(shí)現(xiàn)選擇性切斷,故障電流較大時(shí),很容易導(dǎo)致上下級斷路器均瞬時(shí)斷開;
②相對價(jià)格略高;
③部分?jǐn)嗦菲鞣謹(jǐn)嗄芰^小,如額定電流較小的斷路器裝設(shè)在靠近大容量變壓器位置時(shí),會使分?jǐn)嗄芰Σ粔颉,F(xiàn)在有高分?jǐn)嗄芰Φ漠a(chǎn)品可以滿足,但價(jià)較高。[page]

3.3選擇型斷路器

(1)主要優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
①具有非選擇性斷路器上述各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn);
②具有多種保護(hù)功能,有長延時(shí)、瞬時(shí)、短延時(shí)和接地故障(包括零序電流和剩余電流保護(hù))保護(hù),分別實(shí)現(xiàn)過載、斷路延時(shí)、大短路電流瞬時(shí)動作及接地故障防護(hù),保護(hù)靈敏度極高,調(diào)節(jié)各種參數(shù)方便,容易滿足配電線路各種防護(hù)要求。另外,可有級聯(lián)保護(hù)功能,具有更良好的選擇性動作性能;
③現(xiàn)今產(chǎn)品多具有智能特點(diǎn),除保護(hù)功能外,還有電量測量、故障記錄,以及通信借口,實(shí)現(xiàn)配電裝置及系統(tǒng)集中監(jiān)控管理。

(2)主要問題
①價(jià)格很高,因此只宜在配電線路首端和特別重要場所的分干線使用;
②尺寸較大。

4、配電線路特點(diǎn)和保護(hù)電器選型

4.1配電線路特點(diǎn)和對保護(hù)電器的要求
(1)配電系統(tǒng)通常有樹干式和放射式兩類,還有兩者的混合系統(tǒng)。一般樹干式系統(tǒng)的干線較長,對保護(hù)電器要求較高,往往需要高檔保護(hù)電器,即選擇型斷路器。

(2)配電線路可分為主干線、分干線和末端線路三種。主干線是從變電所低壓配電屏引出的饋電線,當(dāng)為樹干式線路,此干線容量很大時(shí),通常使用母干線。

(3)末端線路是直接連接用電設(shè)備,短路或接地故障時(shí),要求盡快甚至瞬時(shí)切斷電路,無選擇性要求。

4.2配電線路故障特點(diǎn)
(1)短路和接地故障,發(fā)生在末端回路多,大約占到90%以上,特別是插座回路更是如此,原因是插頭、插座和移動電器及其導(dǎo)線和接頭等較容易出故障;

(2)就故障類型而言,接地故障多,相間短路少,前者約占80%~90%;

(3)電動機(jī)等設(shè)備的末端回路,通常是過載多,短路故障較少,電動機(jī)的過載約占80%以上,而過載是用熱繼電器保護(hù)的,不會使熔斷器、斷路器動作。

4.3保護(hù)電器選型方案
根據(jù)前面敘述的電路故障特點(diǎn)和幾種保護(hù)電器性能的比較,提出保護(hù)電器選型方案的建議。本文只論述熔斷器和斷路器的選型方案,而不涉及保護(hù)電器參數(shù)的整定?!       ?/p>

(1)以下位置應(yīng)選用選擇型
②變電所低壓配電屏引出的母干線,或引出的電流容量較大(如500A以上)的樹干式線路的保護(hù);
③重要場所的低壓配電屏引出的電流容量較大(如300A以上)的放射式線路保護(hù)。

(2)以下位置可選用非選擇型斷路器
①末端回路的保護(hù);
②靠近末端回路的上一級分干線的保護(hù),當(dāng)供給用電設(shè)備不多,且偶然停電影響不太大時(shí)?!         ?/p>

(3)以下位置宜選用熔斷器
①配電線路中間各級分干線的保護(hù);
②變電所低壓配電屏引出的電流容量較?。ㄈ?00A以下)的主干線的保護(hù);
③ 有條件時(shí)也可用作電動機(jī)末端回路的保護(hù),但此處不宜選用gG型熔斷器(即全范圍分?jǐn)?、一般用途的熔斷器),而?yīng)選用aM型熔斷器(即部分范圍分?jǐn)?、電動機(jī)保護(hù)用熔斷器)。因aM型熔斷器選用的熔斷體額定電流比gG型小得多,有利于提高保護(hù)靈敏性,也避免了使上級保護(hù)電器選的過大。

5、關(guān)于合理應(yīng)用熔斷器的建議
(1)正確認(rèn)識熔斷器在配電線路保護(hù)的作用和地位,熔斷器和斷路器各有其特點(diǎn),在不同條件下發(fā)揮作用。

(2)修訂熔斷器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)行熔斷器國家標(biāo)準(zhǔn)GB13539.1-92和GB13539.2-92是1992年頒布實(shí)施的,系等效采用IEC269標(biāo)準(zhǔn),IEC已于1998年和1999年修訂了該標(biāo)準(zhǔn),建議及時(shí)修訂該國標(biāo),使熔斷器標(biāo)準(zhǔn)跟上國際先進(jìn)水平。

(3)努力提高熔斷器產(chǎn)品水平。由于對熔斷器應(yīng)用的一些不正確理解和其他原因,近年來該產(chǎn)品市場不景氣,一些企業(yè)技術(shù)進(jìn)步較少。希望能按新的IEC標(biāo)準(zhǔn)和新修訂國標(biāo),必要時(shí)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù),生產(chǎn)更高水平、更多品種的產(chǎn)品,如aM系列熔斷器等產(chǎn)品。

(4)低壓配電成套裝置和配電箱,應(yīng)有一定數(shù)量的熔斷器方案,以供配電設(shè)計(jì)人員和用戶選用。

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