斷路器的選擇與整定ppt課件

1、1斷路器的選擇與整定2課程內(nèi)容1.斷路器的基礎(chǔ)知識2.斷路器的選擇3.斷路器的整定3斷路器基礎(chǔ)知識4計算負荷 工廠供電系統(tǒng)運行時的實際負荷并不等于所有用電設(shè)備額定功率之和。這是因為用電設(shè)備不可能全部同時運行，每臺設(shè)備也不可能全部滿負荷，各種用電設(shè)備的功率因數(shù)也不可能完全相同。因此，工廠供電系統(tǒng)在設(shè)計過程中，必須找出這些用電設(shè)備的等效負荷。 所謂等效是指這些用電設(shè)備在實際運行中所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)與等效負荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，產(chǎn)生的最大溫升與等效負荷產(chǎn)生的最高溫升相等。我們按照等效負荷，從滿足用電設(shè)備發(fā)熱的條件來選擇用電設(shè)備，用以計算的負荷功率或負荷電流稱為“計算負荷”。 5發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響溫度

2、升高，金屬材料軟化，機械強度將明顯降低。銅材工作溫度不宜超過200，鋁材工作溫度溫度不宜超過90。溫度升高，電接觸兩導(dǎo)體表面會急劇氧化，接觸電阻明顯增加，造成導(dǎo)體及其附件溫度升高，甚至使觸頭發(fā)生熔焊。對于用彈簧壓緊的觸頭，溫度升高后，彈簧變軟，壓力降低，接觸電阻增大，觸頭發(fā)熱而造成觸頭損壞。對于靠彈簧反作用力釋放的觸頭，溫度升高后，彈簧變軟，反作用力減小，滅弧能力變差而造成觸頭燒壞。6發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響如果運行溫度長期超過材料的極限工作溫度，則絕緣的老化加劇，壽命大大縮短。所以電機在運行中，溫度是壽命的主要因素之一。 絕緣8定律：有機絕緣材料的溫度每增加8，其使用壽命減半。對電子元件的影響7

3、計算電流 在設(shè)計計算中我們是將“半小時最大負荷”作為計算負荷的，計算負荷用Pc(Qc、Sc或Ic)表示。為什么用半小時最大負荷作為計算負荷的值呢?這是因為，中小截面(35mm2以下)的導(dǎo)線發(fā)熱常數(shù)T一般在10min以上，導(dǎo)體達到穩(wěn)定溫升的時間約為(34)T，即對于多數(shù)導(dǎo)體發(fā)熱并達到穩(wěn)定溫升所需時間約為30min。所以只有持續(xù)30min以上的平均最大負荷值才有可能構(gòu)成導(dǎo)體的最高溫升，而時間很短的尖蜂電流是不能使導(dǎo)線達到最高溫度的，因為導(dǎo)線的溫度還未升高到相應(yīng)負荷的溫度之前，尖蜂電流早己消失。 因此，計算負荷與穩(wěn)定在半小時以上的最大負荷是基本相當?shù)模杂嬎阖摵删涂梢哉J為是“半小時最大負荷”，用P

4、30來表示有功計算負荷，用Q30表示無功計算負荷、用S30表示視在計算負荷，用I30表示計算電流。 8計算負荷的確定方法 計算負荷的確定是工廠供電設(shè)計中很重要的一環(huán)，計算負荷的確定是否合理，直接影響到電氣設(shè)備選擇的合理性、經(jīng)濟性。如果計算負荷確定的過大，將使電氣設(shè)備選得過大，造成投資利有色金屬的浪費；而計算負荷確定的過小，則電氣設(shè)備運行時電能損耗增加，并產(chǎn)生過熱，使其絕緣過于老化，甚至燒毀、造成經(jīng)濟損失。因此，在供電設(shè)計巾，廢根據(jù)不向的情況，選擇正確的汁算入法來確定汁算負荷。 日前，經(jīng)常采用確定計算負荷的方法柯：需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法。 9計算負荷的確定示例10尖峰電流 在電氣設(shè)備運行中，由

5、于電動機的起動、電壓波動等諸方面的因素會出現(xiàn)短時間的比計算電流大幾倍的電流，這種電流稱為尖峰電流，其持續(xù)時間一般為12s。 尖峰電流是選擇熔斷器、整定自動空氣開關(guān)、整定繼電保護裝置以及計算電壓波動時的重要依據(jù)。11尖峰電流的確定1、單臺用電設(shè)備的尖峰電流就是其啟動電流。，對焊機為于電焊變壓器為大于或等，流器為，弧焊變壓器和弧焊整動機為，直流電，線繞式電動機為鼠籠式電機為之比即啟動電流和額度電流啟動電流系數(shù)，用電設(shè)備的額定電流尖峰電流232.2221.53275,AstNpkNstpkKIIIKI12尖峰電流的確定2、多臺用電設(shè)備的配電線路的尖峰電流的計算之差的啟動電流和額定電流之差最大的設(shè)備啟

6、動電流和額定電流流用電設(shè)備組的計算電)()(cnstnstcpkIIIIIII13最大負荷電流（計算電流）：IB在最末級電路上，這一電流對應(yīng)于負荷的額定功率 (kVA) 。對于頻繁啟動的負載必須要對過電流所積累的熱效應(yīng)加以考慮。電纜和熱繼電器都會受到影響。在整個上游電路中，這一電流對應(yīng)于供電的功(kVA) ，且考慮同時 (不同時)與利用系數(shù)。14最大允許電流：Iz 這是電路電纜允許無限期通過的且不會降低其正常預(yù)期壽命的電流的最大值。對于給定的導(dǎo)線截面積，電流的大小取決于以下幾個參數(shù)：電纜及電纜通道的內(nèi)部構(gòu)造 ( 銅或鋁導(dǎo)線；PVC 或 EPR 等絕緣方式；有效導(dǎo)線的根數(shù))。周圍環(huán)境溫度。安裝方

7、式。鄰近線路的影響。15過電流過負荷電流 這種過電流會出現(xiàn)在正常的電力線路中，例如，由于一些小的短時工作制的負荷偶然地同時工作、電機啟動負荷等等。如果這些情況持續(xù)的時間超過了給定的時間 ( 根據(jù)保護繼電器的整定或熔斷器額定值) ，電路就會被自動切斷。短路電流 這種電流是由于帶電導(dǎo)體之間和帶電導(dǎo)體與大地之間 ( 具有低阻抗接地中性線的系統(tǒng)) 以任意種組合由于絕緣失效而導(dǎo)致的，即n三相短路 n兩相短路 n單相對中性線短路16斷路器電纜保護原理 斷路器被安裝在相關(guān)電路的電源側(cè) 由電路電纜敷設(shè)中的 I2t特性所給定的時間以內(nèi)動作以切斷電流；但允許最大負荷電流 IB在任意時長內(nèi)流過。最大允許電流：Iz1

8、7斷路器的標準1.工業(yè)用斷路器必須符合 IEC 60947-1 和 60947-2標準或者其他等效標準。2.家庭用的斷路器應(yīng)符合 IEC 60898 標準或者其他等效的國家標準。18斷路器的基本特性參數(shù)：殼架等級額定值；額定電壓 Ue ；額定電流 In ；過載保護 Ir 脫扣電流整定范圍短路保護 Im 的脫扣電流整定范圍；額定極限短路分斷能力Icu額定運行短路分斷能力Ics19殼架等級額定值1.配備有不同電流整定值的過電流脫扣器的斷路器，能夠適應(yīng)于承受最高的過電流脫扣器整定電流值。2.例如NS100，配熱磁脫扣器16、25、32、40、50、63、80、100A；配電子脫扣器40、100A.2

9、0額定工作電壓 ( Ue)1.額定電壓是指斷路器的標稱電壓，在規(guī)定的正常使用和性能條件下，能夠連續(xù)運行的電壓。斷路器并能在系統(tǒng)最高工作電壓下保持絕緣；并能按規(guī)定的條件進行關(guān)合與開斷。2.我國規(guī)定在220KV及以下電壓等級，系統(tǒng)額定電壓的1.15倍即為最高電壓;330KV及以上電壓等級是以額定電壓的1.1倍作為最高工作電壓。21額定電流( In)1.是指在環(huán)境溫度為 40 C下，脫扣器能長期通過的電流，也就是脫扣器額定電流。對帶可調(diào)式脫扣器的斷路器則為脫扣器可長期通過的最大電流。2.當使用在周圍空氣溫度高于40（但不高于60時，在符合標準規(guī)定的最高允許溫度下，允許降低負荷長期工作。22過載脫扣器

10、電流整定值 Ir電流超過脫扣電流整定值Ir，斷路器延時跳閘（反時限或定時限）。它還代表著斷路器不跳閘時所能承受的最大電流。該值必須大于最大負載電流 IB，但是小于電路 Iz所允許的最大電流 。熱脫扣繼電器通?？稍?0.7 1.0 In范圍內(nèi)調(diào)整，但是如果使用電子設(shè)備，其調(diào)整范圍會更大；通常為 0.4 1.0 In。對于配有不可調(diào)過電流脫扣繼電器的斷路器，Ir = In。23短路脫扣器電流整定值 Im 短路脫扣繼電器 ( 瞬時或短延時)用于高故障電流值出現(xiàn)時，使斷路器快速跳閘。其跳閘閾值 Im： 由家用型斷路器的標準如 IEC 60898 標準確定；或者依據(jù)相關(guān)標準，特別是 IEC 60947-

11、2 標準，由工業(yè)用斷路器的制造廠標出。24低壓斷路器的過負荷和短路保護裝置的電流脫扣范圍25短路分斷能力額定極限短路分斷能力Icu： 其試驗順序是o-t-co(o表示分斷操作，co表示接通操作后緊接著分斷操作，t表示時間間隔，一般為3min)，在按規(guī)定的試驗順序動作后，不考慮斷路器繼續(xù)承載它的額定電流；額定運行短路分斷能力Ics： 其試驗操作順序是o-t-co-t-co，在按規(guī)定的試驗順序動作后，需考慮斷路器繼續(xù)承載它的額定電流，即分斷幾次短路故障后，還能保證其正常工作。額定短時耐受電流 Icw： Icw 是 B 類斷路器是在制造商給定的時間內(nèi)，能夠承受熱和電動力而不會造成持久損害的最大電流。

12、26Icu=Ics=Icw (1s)1.Ics 100 Icu ，即使用分斷能力等同于極限分斷能力，系統(tǒng)經(jīng)歷故障電流后無需更換元器件，滿足系統(tǒng)對分斷能力和供電連續(xù)性方面更嚴格的要求。2.Icu=Ics=Icw (1s)，具有更高的短時耐受能力，充分滿足選擇性要求。 按規(guī)定塑殼式斷路器的Ics只要大于25%Icu就算合格。而目前市場上斷路器的Ics大多數(shù)在(5075%)Icu之間，所以對供電要求不高的配電系統(tǒng)，只須考慮Icu。27斷路器的分類-按結(jié)構(gòu)分萬能式（ACB、空氣斷路器、框架式、）塑料外殼式（MCCB、MCB、模塊化斷路器、裝置式）28斷路器的分類-按保護對象分分類保護功能保護對象配電保

13、護型A類為非選擇型過載長延時 、短路瞬時二段保護電源、電氣線路B類為選擇型過載長延時、短路短延時和短路瞬時的三段保護電動機保護型短路、過載、欠電壓電動機家用及類似用途短路照明、家用電器漏電保護斷路器漏電等觸電、電氣火災(zāi)保護29脫扣器脫扣器熱磁脫扣器熱磁脫扣器電子脫扣器電子脫扣器熱保護熱保護過載保護過載保護長延時長延時磁保護磁保護短路保護短路保護短延時短延時瞬時瞬時脫扣器的型式1.有兩種型式的脫扣器:熱磁式脫扣器熱磁式脫扣器電子式脫扣器電子式脫扣器2.兩種脫扣器用于相同的主要功能:構(gòu)成過流保護構(gòu)成過流保護使電流過載的回路斷開使電流過載的回路斷開30 示意的熱脫扣曲線示意的熱脫扣曲線 Ir = k

14、 x InIr- 熱保護整定值熱保護整定值k 取決于斷路器取決于斷路器 Int = k1 x Ir約定不脫扣電流約定不脫扣電流k1=1.05(MCCB)/1.13(MCB) 1 小時小時 In 63A2 小時小時 In 63A It = k2 x Ir約定脫扣電流約定脫扣電流 k2=1.3(MCCB)/1.4(MCB)在過電流持續(xù)一段時間后在過電流持續(xù)一段時間后雙金屬片的彎曲足以引起脫扣雙金屬片的彎曲足以引起脫扣必定不脫扣區(qū)域可能 脫扣 區(qū)域必定脫扣區(qū)域Ir IntIt1h I In時 雙金屬片原理雙金屬片原理過載保護的脫扣曲線tI31MCBMCCBImImntImt固定固定k1*Irk2*I

15、r 固定或可調(diào)固定或可調(diào)STR -15% /TMD -20%STR+15% /TMD+20% 示意的磁脫扣曲線示意的磁脫扣曲線 利用電磁原理，認為電流是短利用電磁原理，認為電流是短路電流路電流Im 短路脫扣電流整定值短路脫扣電流整定值Imnt / Imt 為動作精度為動作精度必定脫扣區(qū)域可能脫扣區(qū)域必定不脫扣區(qū)域Imnt Im ImtItime短路保護的脫扣曲線32熱磁脫扣器的脫扣曲線 NSX100至250 TM80D/100D33熱磁脫扣器的脫扣曲線（續(xù)）C65N, C型曲線34執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)傳感器傳感器控制單元控制單元CT脫扣器脫扣器處理電處理電流互感流互感器器CT的信號的信號電流互感電

16、流互感器器CT的的信號與整信號與整定值比較定值比較脫扣線圈脫扣線圈電子式脫扣器的工作原理 在電子式斷路器中，傳統(tǒng)的熱磁脫扣器由一個電子控制器所替代35電子式脫扣器的脫扣曲線 Masterpact MT Micrologic 5.0,6.0,7.036電子式脫扣器的脫扣曲線NSX100 至250 MIC2.2 25037熱磁式斷路器保護特性曲線簡圖熱磁式斷路器保護特性曲線簡圖電子式斷路器保護特性曲線簡圖電子式斷路器保護特性曲線簡圖Ir : 過載過載 (熱或長延時熱或長延時) 繼電器脫扣電流設(shè)定值繼電器脫扣電流設(shè)定值Im : 短路短路 (磁或短延時磁或短延時) 繼電器脫扣電流設(shè)定值繼電器脫扣電流設(shè)

17、定值Ii : 短路瞬動繼電器脫扣電流設(shè)定值短路瞬動繼電器脫扣電流設(shè)定值Icu : 分斷能力分斷能力t (s)lrlmIcuI (A)t (s)lrlmIcuI (A)li兩段保護兩段保護三段保護三段保護熱磁式和電子式保護曲線之間的差別為什么要設(shè)為什么要設(shè)置短延時？置短延時？38斷路器的選擇39斷路器一般選用的原則為： 斷路器額定電流（殼架電流）負載工作電流（計算電流）； 斷路器額定電壓電源和負載的額定電壓； 斷路器脫扣器額定電流負載工作電流（計算電流）； 斷路器極限通斷能力電路最大短路電流； 斷路器欠電壓脫扣器額定電壓=線路額定電壓。 40斷路器選擇還需考慮的因素結(jié)構(gòu)形式的選擇負荷特性，例如電

18、動機、熒光燈、LV/LV 變壓器等。斷路器的使用環(huán)境：周圍環(huán)境溫度、位于配電亭或開關(guān)柜的外殼中、氣候條件等；斷路器操作要求：選擇性脫扣、遙控要求和指示及相關(guān)輔助觸點，輔助脫扣線圈以及它們之間連線的要求；安裝規(guī)定，特別是對人身的保護；411、結(jié)構(gòu)形式終端配電箱終端配電箱樓內(nèi)配電間公用電主配電柜主配電柜分配電柜分配電柜一級配電一級配電二級配電二級配電三級配電三級配電42各種結(jié)構(gòu)斷路器的用途框架式斷路器： 一般用于變壓器400V側(cè)出線總開關(guān)、母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)或大容量饋線開關(guān)和大型電動機控制開關(guān)。 塑殼斷路器： 一般用于配電饋線控制和保護、小型配電變壓器的低壓側(cè)出線總開關(guān)、動力配電終端控制，也可用于各種生

19、產(chǎn)機械的電源開關(guān)。小型斷路器： 照明、家電等小容量設(shè)備432、負載特性（1）照明（白熾燈）、電熱器回路 屬于電阻負載，宜選用的是小型斷路器。In 選為（ 1.11.15 ）IL （2）高壓汞燈、鈉燈及金屬鹵化燈等的回路 （In 為斷路器額定電流，IL 為線路或電氣設(shè)備的額定電流）高壓汞燈、鈉燈及金屬鹵化燈等回路使用的小型斷路器 In （1.21.4）IL 。 44（3）用于配電脫扣器類型選擇 （以施耐德Compact NSX斷路器為例）熱磁脫扣器TM: ( NSX100, 160, 250)電子脫扣器：MIC2.2, MIC5.2A, MIC5.2E, MIC6.2A, MIC6.2E( NS

20、X100,160,250) MIC2.3,MIC5.3A,MIC5.3E,MIC6.3A, MIC6.3E,( NSX400,630)45（4）用于電動機脫扣器類型選擇 （以施耐德Compact NSX斷路器為例）熱磁脫扣器：MA( 適用于 NSX100-250)電子脫扣器：MIC2.2M, MIC6.2E-M ( 用于NSX100-250) MIC1.3M,MIC2.3M,MIC6.3E-M 用于NSX400-630)46（5）焊接機（點焊機、電弧焊機）回路 交流電弧焊機、鋼板點焊機及儲能點焊機等焊接機的工作電流是間斷的、脈沖的，一般選擇斷路器的額定電流 In= (1.2 1.3) Ie （

21、6）可控硅整流回路 斷路器的額定電流 1.4IL（7）變流器回路 斷路器的額定電流In (1.4 2)IL 473、不同環(huán)境溫度情況下斷路器額定電流的選擇1.斷路器的額定電流取決于其給定的工作環(huán)境溫度，一般情況下為：家用型斷路器為 30 C 工業(yè)型斷路器為 40 C 2. 安裝在小型封閉式金屬外殼配電箱內(nèi)的斷路器，由于散熱產(chǎn)生的相互溫度影響，當帶上正常負荷時，斷路器的額定電流值通常需要乘以一個系數(shù) 0.8 48C60N 應(yīng)該選擇多大的定額？為了保護電路，預(yù)期最大負荷電流為 34 A ；與其他斷路器緊靠安裝在封閉的配電箱內(nèi)；環(huán)境溫度為 50 C。49 50 C 時 C60N 額定電流值將由 40

22、 A 降為 35.6 A ?？紤]到斷路器安裝在封閉空間中的相互散熱問題，應(yīng)該乘以 0.8 的系數(shù)，即 35.60.8 = 28.5 (A)，該電流值與負荷電流值 34 A 不匹配。 選擇額定電流為 50 A 的斷路器，考慮溫度因素后其電流額定值為 440.8 = 35.2 (A)。504、選擇性脫扣 在斷路器所保護的配電系統(tǒng)中，當發(fā)生電氣故障時，距故障點最近的斷路器動作將故障切除，而其他各級斷路器不動作，從而將故障所造成斷電限制在最小范圍內(nèi)，使其他無故障供電回路仍能保持正常供電，這就是對低壓斷路器所要求的選擇性。其他出線回路的供電其他出線回路的供電不受影響不受影響CB1只有只有CB2 脫扣脫扣CB251各種選擇性技術(shù)1.電流選擇性: 基于保護設(shè)備電流設(shè)定值的不同;2.時間選擇性: 基于保護響應(yīng)時間設(shè)定值的不同;3.邏輯選擇性: 根據(jù)故障位置，緊靠故障的上級斷路器：故障檢測；向其上級斷路器發(fā)送不脫扣信號.4.能量選擇性： 此原理基于保護設(shè)備特殊限流能力和靈敏反映斷路器中短路所產(chǎn)生的能量的脫扣。當兩個斷路器檢測到大電流時，下級斷路器限流非常快，上級斷路器產(chǎn)生的能量不足以使其脫扣52a1000 A100 A選擇性區(qū)間選擇性區(qū)間電流選擇性53(B類斷路器類斷路器)保護延時時