水电工程中低压断路器的应用

水电工程中低压断路器的应用

马雄杰

马雄杰（广州市水利水电勘测设计院）

摘要：水电工程中的低压配电线路，为了防护在发生故障时危及人身安全，或是线路过热而导致损坏甚至引起电气火灾，配电线路应有必要的防护措施，以保护线路安全和用电安全。为此，各级线路不仅要设置保护电器，还必须要正确设定其参数，以保证在规定的时间内可靠切断故障。

关键词：低压断路器智能化保护

1低压断路器的分类及优缺点

1.1非选择型断路器

1.1.1主要优点和特点①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，各司其职；③带电操机构时可实现遥控。

1.1.2主要缺点和弱点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；②相对价格略高；③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。现在有高分断能力的产品可以满足，但价较高。

1.2选择型断路器

1.2.1主要优点和特点①具有非选择性断路器上述各项优点；②具有多种保护功能，有长延时、瞬时、短延时和接地故障保护，分别实现过载、断路延时、大短路电流瞬时动作及接地故障防护，保护灵敏度极高，调节各种参数方便，容易满足配电线路各种防护要求。③现今产品多具有智能特点，除保护功能外，还有电量测量、故障记录，以及通信借口，实现配电装置及系统集中监控管理。

1.2.2主要问题①价格很高，因此只宜在配电线路首端和特别重要场所的分干线使用；②尺寸较大。

2低压断路器的主要技术特性参数和选用

2.1特性及技术参数我国低压电器标准规定低压断路器应有下列特性参数：

2.1.1型式：断路器型式包括相数、极数、额定频率、灭弧介质、闭合方式和分断方式。

2.1.2主电路额定值：①额定工作电压；②额定电流；③额定短时接通能力；④额定短时耐受电流。

2.1.3额定工作制：断路器的额定工作制可分为8h工作制和长期工作制两种。

2.1.4辅助电路参数：断路器辅助电路参数主要为辅助接点特性参数。万能式断路器一般具有常开接点、常闭接点各3对，供信号装置及控制回路用；塑壳式断路器一般不具备辅助接点。

2.2断路器的选用额定电流在600A以下，且短路电流不大时，可选用塑壳断路器；额定电流较大，短路电流亦较大时，应选用万能式断路器。一般选用原则为：①断路器额定电流≥负载工作电流；②断路器额定电压≥电源和负载的额定电压；③断路器脱扣器额定电流≥负载工作电流；④断路器极限通断能力≥电路最大短路电流；⑤线路末端单相对地短路电流/断路器瞬时(或短路时)脱扣器整定电流≥1.25。

3断路器的电气间隙与爬电距离

确定电器产品的电气间隙，必须依据低压系统的绝缘配合，而绝缘配合则是建立在瞬时过电压被限制在规定的冲击耐受电压，而系统中的电器或设备产生的瞬时过电压也必须低于电源系统规定的冲击电压。因此：

3.1电器的额定绝缘电压应≥电源系统的额定电压。

3.2电器的额定冲击耐受电压应≥电源系统的额定冲击耐受电压。

3.3电器产生的瞬态过电压应≤电源系统的额定冲击耐受电压。

基于以上三原则，电器的额定冲击耐受电压（优先值）Uimp就与电源系统的额定电压所确定的相对地电压的最大值和电器的安装类别（过电压类别）等有很大的关系：相对地电压值越大，安装类别越高[分为I（信号水平级）、Ⅱ（负载水平级）、Ⅲ（配电水平级）、Ⅳ（电源水平级）]，额定冲击电压就越大。例如相对地电压为220V，安装类别为Ⅲ时，Uimp为4.0KV，要是安装类别为Ⅳ，Uimp为6.0KV。电器产品（例如断路器）的Uimp为6.0KV污染等级3级或4级，其最小的电气间隙是5.5mm.关于爬电距离，GB/T14048.1《低压开关设备与控制设备总则》规定：电器（产品）的最小爬电距离与额定绝缘电压（或实际工作电压）、电器产品使用场所的污染等级以及产品本身使用的绝缘材料的性质（绝缘组别）有关。例如：额定绝缘电压为660（690）V，污染等级为3，产品使用的绝缘材料组别为Ⅲa（175≤cti〈400，CTI为绝缘材料的漏电起痕指数），最小爬电距离为10mm。

综上所述，如果电器产品的电气间隙和漏电距离，达到绝缘配合要求，就不会因为外来过电压或线路设备本身的操作过电压造成设备的介质电击穿。

4新型低压断路器的特性功能

4.1电流显示功能已LED数字或液晶数字为准确而直观的显示主电路负载电流值。采用选择键可分别显示各相电流值或最大电流值。从而可使成套设计中省去电流表或电流互感器，降低成本。特别是只要维持备用控制电源供电，主电路流过的故障电流就能显示出来，便于维护人员迅速、及时判断和处理现场故障。

4.2电路故障原因显示及记忆功能电子脱扣器动作使断路器跳闸后能依照线路过载、短路、特大短路、接地故障或低电压故障等不同原因，以LED或其他方式显示出来，为维护人员指明跳闸原因，有利于迅速、及时处理现场故障及恢复供电。

4.3电路负载不平衡预报警功能三相三线制供电比三相四线制省略N线，从配电系统看可省略相应供电设备及铜排，降低投资。对中性点不接地的三相三线制供电，当电路负载不平衡时，会引起中性点漂移，使负载上的相电压不对称而引起某一相负载电压高于额定值，因而损坏电气设备或降低其使用寿命。

4.4脱扣器遥控功能中央控制室采用计算机自动处理配电电路中发生的故障现象就要求智能华电子脱扣器能直接或间接地远距离输出故障指示信号及接受操纵指令信号，具有该遥控功能后就可使配电系统与计算机联网，达到高效、自动控制及操纵的目的。

5总结

随着各种新技术的不断发展，低压断路器技术也在不断的更新着。希望通过本文能使大家对低压断路器的原理和一些新技术有简要地了解，从而在今后的工作中更好的加以使用。