低壓進線斷路器的短時耐受電流引數如何考慮？(上)

當低壓配電系統發生短路故障時，為了保證供電連續性，我們希望靠近故障點的斷路器D2切斷短路故障（如圖1），其上級斷路器D1繼續保持合閘狀態以保證其他迴路供電不受影響，即D1斷路器和D2斷路器之間具備保護選擇性。保護選擇性可以透過以下幾種方式實現：電流選擇性、時間選擇性、能量選擇性、ZSI區域連鎖選擇性。對於時間選擇性，上級斷路器D1的長延時保護整定電流

要大於下級斷路器D2的長延時保護整定電流

，D1的短延時保護整定電流

要大於或等於D2的瞬時保護整定電流

，並設定短延時時間

（圖2）。

正常情況下，當D2側發生短路故障時，D2斷路器動作切除故障，在D2斷路器切斷短路故障的這段時間內（對於塑殼斷路器時間為幾個毫秒到幾十個毫秒之間，如果是框架斷路器設定了短延時保護，時間可能為幾百毫秒），上級斷路器D1需在一定時間承受短路電流所產生的電動力效應和熱效應而不損壞，這就要求其具備一定的短時耐受電流引數。

圖1保護選擇性 圖2 時間選擇性

一、短時耐受電流引數

根據GB 14048。2-2008 低壓開關裝置和控制裝置 第2部分：斷路器標準，在短路條件下，如果一臺斷路器明確用作串聯在負載側另一短路保護裝置的選擇性保護元器件，即在短路情況下，具有一個用於選擇性的人為短延時（可調節），則該斷路器屬於 B類的斷路器，它具有短時耐受電流引數。 低壓斷路器的額定短時耐受電流

是指在規定的使用和效能條件下，斷路器在閉合位置時承受一定時間的電流值。

額定短時耐受電流試驗是考核斷路器在實際運行當中當電路發生短路故障時是否能耐受此電流的一種模擬試驗。短路電流透過斷路器時，同時會產生電動力效應和熱效應，電動力效應在斷路器的動、靜觸頭間產生的斥力可使觸頭接觸電阻增大，從而使觸頭髮熱，即熱效應增加，而熱效應可使斷路器的載流導體和絕緣支撐件機械強度下降，從而降低了耐受電動力的能力，所以短時耐受試驗是對斷路器動穩定和熱穩定的一種綜合考核。試驗電流在第一個周波中最大峰值

應不小於n倍額定短時耐受電流

，對應於該電流的n值按表1選擇。由於電動力與電流峰值有關，所以第一個半波的最大峰值

決定了斷路器的動穩定效能，而額定短時耐受電流

和電流持續時間決定斷路器的熱穩定效能。

圖3 額定短時耐受電流試驗電流波形

低壓框架斷路器（B類斷路器）一般用在大電流回路，其短路分斷能力（如額定極限短路分斷能力

）需大於系統預期短路電流

，額定短路接通能力

需大於系統短路電流峰值

，那麼斷路器的短時耐受電流該如何選擇呢？對於短時耐受電流

等於短路分斷能力

的斷路器，按短時耐受電流

大於系統預期短路電流

比較容易理解，但是對於短時耐受電流

小於短路分斷能力

的斷路器，當斷路器的瞬時保護關閉、短延時保護開啟的的情況下，如果

（前提：

），那麼斷路器在延時時間內承受超過其自身

的故障電流，有可能造成斷路器損壞，這是否就說明＜

的斷路器在這種情況下無法保證選擇性呢？

二、B類斷路器（

）與A類斷路器之間的選擇性

對於B類斷路器（

）與A類斷路器（無

宣稱）之間的選擇性，如果某配電系統預期短路電流為50kA，低壓進線斷路器選擇MTZ2-12N2型斷路器（圖4中紅線），其額定極限短路分斷能力

=短時耐受電流

等於50kA，出線斷路器型號為NSX250N（藍線），短路分斷能力為50kA，無短時耐受電流引數。為保證進、出線斷路器之間保護選擇性，一般將進線斷路器的瞬時保護關閉，短延時保護開啟。例如對於本例中的MTZ2-12N2斷路器，我們將其瞬時保護關閉，短延時保護電流設定為10

（

=0。8

，

=1600A）， 延時時間0。4s。當出線斷路器側發生短路故障（

≤50kA），在NSX250N分斷短路電流的這段時間內，上級斷路器MTZ2-12N2短延時保護開始延時，直至下級斷路器NSX250N切除短路故障（幾個毫秒到十幾個毫秒）。即使下級斷路器由於某種原因拒動，上級斷路器MTZ2-12N2會延時0。4s後再動作，由於MTZ2-12N2的短時耐受電流為50kA/1s，所以耐受小於等於50kA的短路電流0。4s後再分斷，不會對斷路器造成損害，也就是說

的B類斷路器，與A類斷路器可以實現完全選擇性，選擇性極限電流等於其短路分斷能力，也等於其規定耐受時間內的短時耐受電流值。選擇性極限電流意味著在此電流之前兩臺斷路器可以保證選擇性。

圖 4 MTZ2-12N2與NSX250N選擇性保護區線

三、B類斷路器（

）之間的選擇性

我們以施耐德框架斷路器MTZ106-16 H2斷路器與大塑殼斷路器NS630b選擇性配合表為例（圖5），來探討B類斷路器（

）在保護選擇性時有哪些需要注意的地方。表中上級斷路器為MTZ106-16 H2框架斷路器，H2代表短路分斷能力50kA（220V/415V） ，短時耐受電流為42kA/1s（圖6）；下級斷路器為NS630b N/H斷路器，N/H短路分斷能力為50/70kA，短時耐受電流為19。2kA/1s（圖7），

兩種斷路器的短時耐受電流引數都小於其短路分斷能力

。假如某低壓配電系統預期短路電流為50kA，進線斷路器選擇短路分斷能力為50kA的MTZ16 H2，其中一臺出線斷路器選擇短路分斷能力為50kA的NS630b N。如果兩臺斷路器的瞬時保護都開啟，透過表3我們發現二者的選擇性極限電流為16kA（Micrologic2。0X脫扣器瞬時保護最大設定電流為10

，

最大為1600A）和24kA（Micrologic5。0X-6。0X-7。0脫扣器瞬時保護最大設定電流為15， 最大為1600A）。假如上級斷路器MTZ16 H2的瞬時保護關閉，同時短延時保護電流設定為8

（此處為舉例），延時時間為0。4s，下級斷路器NS630b N瞬時保護開啟，這時候我們發現兩臺斷路器之間的選擇極限電流為42kA，這是為什麼呢？為何是42 kA而不是其他電流值？原因要從MTZ斷路器的自我保護—DIN保護說起。

圖5 MTZ16 H2與NS630b N選擇性

圖6 MTZ106-16 H2斷路器引數

圖7 大塑殼斷路器NS630b-N/H引數