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断路器的分类 1kV及以下的断路器称为低压断路器，分为框架式断路器、塑壳断路器和小型断路器。框架式断路器的额定容量为630A～6300A、塑壳断路器63A～1600A和小型断路器0.3A～125A。
低压电力断路器采用开启式结构，组装在金属支架上，所有部件都设计成便于维护；的检修及更换的，可装在配电柜问隔内或装在前面不带电的其它箱体内。跳闸元件调整范围宽广，在其框架规格范围内完全可以互换。所用跳闸元件是电磁式过电流直接动作型的，也可以是静态跳闸元件。
低压断路器可以和限流熔断器一起组装成抽屉式结构，以满足系统切断电流达到200kA(对称有效值)的要求。但这时作为断路器一部分的熔断器，与多相的机械联锁装置组合，用以消除单相运行的可能性。模铸外壳断路器是和自动保护装置组装在用绝缘材料制成的整体箱壳内的开关设备，有下列通用型式；
(1)热磁型──具有过负荷保护用的热元件和短路保护用的瞬时电磁跳闸元件，是应用最广的模铸外壳断路器。
(2)电磁型──只有瞬时电磁跳闸元件，用于只要求短路保护的地方。
(3)带熔断器的模铸外壳型──该型装有保护短路和过负荷的普通热磁型保护装置，并有限流熔断器保护较大的短路故障。
(4)高断流型──该型式与标准结构、不带熔断器的热磁型断路器比较，可用于较大短路电流的保护，也不需要增加空间。其装有坚固的触头和操作机构，并有高强度的模压箱。
1kV以下的断路器往往比高压断路器能更快地切除故障电流。目前的设计中，1kV以下的断路器触头经常在短路电流第一周中开始分断。因此，短路器必须按切断最大的第一周非对称电流值标定。但是1kV以下的断路器是以对称电流为基准标定的，在决定设备额定值时不需要乘以直流分量补偿系数，因而瞬时承受和切断容量是相同的。
断路器必须能闭合、载流、切断安装处可能发生的最大故障电流。选择断路器最重要的是在电路运行电压下，断路器的遮断短路电流额定值要不小于安装处可能达到的短路电流。
大部分制造厂家都采用固态(solid-state)跳闸装置作为过电流和故障接地保护。设计人员应该要求制造厂家提供有关固态跳闸装置特性资料。固态跳闸装置特性具有敏感的接地保护特性。
5.4.2断路器基本要求
1.市场情况
市场上推陈出新是基本的法则。只有技术先进、质量可靠的产品才能在市场上得到发展。我国技术监督部门明令于1997.12.31淘汰DW10系列框架式低压断路器，1997.6.30淘汰DZ10。原名空气开关、自动开关现在统一在IEC的大旗下，称为低压断路器。
2.国产断路器
目前国产断路器最大额定电流可达4000A，引进产品可达6300A。极限分断能力可达120～150kA。我国80年代开发的框架式断路器型号有DW15、DW16系列，在DZ20Y、J系列基础上又开发了高分断能力的G型，经济性的C型及无飞弧的W型。较新的塑壳断路器国产产品还有奇胜公司的D系列，天津低压电气厂的TM30系列。
3.引进断路器
引进技术生产的大容量DW914系列、ME系列、MasterPact系列、F系列、AE系列等框架式断路器，S系列的ComPact塑壳断路器。在中国市场上销售的还有西门子3WN1(630～6300A)、海格、罗格朗、三菱(AE)、NF系列、3VF3，3VF8系列限流塑壳断路器等。
5.4.3低压断路器的选择
1.技术参数
表示断路器性能的主要指标有通断能力和保护特性。通断能力是开关在指定的使用和工作条件下，能在规定的电压接通和分断的最大电压值。制造厂通过型式试验测定极限通断能力，并作为产品的技术数据写入说明书。如DZ20型直流最大可达25kA，交流50kA。
断路器能够在故障的情况下，自动地切断短路电流或过载电流，它的主要数据是额定电流、额定电压、断流能力等。选择断路器主要就是进行这几方面的计算。
低压断路器主要用在交流380V或直流220V的供电系统中，所以它的额定电压多为交流380V和直流220V。按线路额定电压进行选择时应满足下列条件：
Un≥UeL (5-4)
式中；Un─断路器的额定电压，(V)；UeL─线路的额定电压，(V)
2.低压断路器电流的选择
(1)额定电流的选择；国产塑壳式的断路器额定电流为6、10、16、20、32、50、100、200、250、315、400和600A等。国产框架式断路器的额定电流为200、400、600、1000、1500、2500、3200、4000A等。当按线路的计算电流选择时，应能面足下式；
In≥I30
式中；In─断路器的额定电流，(A)；
I30─线路的计算电流或实际电流，30指电路接通30s后的值，单位A；
为了防止越级脱扣，一般应该使前一级瞬时脱扣器的电流In1为后一级的瞬时脱扣电流In2的1.4倍。当短路电流大于前级额定脱扣电流时，要想不使前一级其跳闸，只让后级断路器跳闸，后一级断路器应选限流型。也可以把前一级断路器选为延时型。我国生产的电器设备，设计时是取周围空气温度为40℃作为计算值，如果安装地点日最高气温高于＋40℃，但不超过＋60℃时，因散热条件较差，最大连续工作电流应当适当降低，即额定电流应乘以温度校正系数K。温度校正系数K由下式确定：
(5-5)
式中：θe─电气设备的额定温度或允许的最高问度(℃)；
θ─是最热月平均最高温度(℃)。
对于负荷开关和隔离开关要根据触头的工作条件，在空气中取θe为70℃。不与绝缘材料接触的载流和不载流的金属导体部分取θe为110℃。如果周围空气温度低于＋40℃时，则每低1℃允许电流比额定电流值增加0.5％。但增加总数不得超过20％。
3.瞬时或短时过电流脱扣器的整定电流
现在我国生产的用于短路保护和过载保护的脱扣器有“瞬时脱扣器”、“三段保护特性脱扣器”和“复式脱扣器”等几种。瞬时脱扣器的安-秒特性曲线如图5-11所示。它是没有任何延时动作的脱扣器。
图5-11瞬时脱扣器的安-秒特性
瞬时或短时过电流脱扣器的整定电流应能躲开线路的尖峰电流。在具体计算整定值时，负载是单台电动机，整定电流按下式计算；
Is.zd≥Kh2·Iq.d(5-6)
式中；Is.zd─瞬时或短时过电流脱扣器整定电流值，(A)
Kh2——可靠系数，因整定也有误差，电机启动电流会有一定变化。对动作时间在一个周波以内的断路器，还应该考虑非周期分量的影响。动作时间大于0.02s的断路器Kh2取1.35，动作时间小于0.02s的断路器Kh2取1.7～2.0。
Iq.d——电动机的启动电流，(A)
当配电线路不考虑电动机的启动电流时，按下式计算整定值；
Is.zd≥Kh3·Ijf (5-7)
式中；Ijf─配电线路的尖峰电流，(A)；
Kh3─可靠系数，一般取1.35。
当配电线路考虑电动机的启动电流时，按下式计算整定值；
Is.zd≥Kh3Iq.dz(5-8)
式中；Iq.dz─正常工作电流和可能出现的电动机启动电流之总和，(A)。
确定本级断路器短延时过电流脱扣器动作电流的整定，还应考虑到与下一级开关整定电流选择性的配合。本级动作整定电流Is.zd应大于或等于下一级断路器短延时或瞬时动作整定值的1.2倍。若下一级有多条分支线，则取各分支路断路器中最大整定值的1.2倍。
4.长延时过电流脱扣器整定电流的确定
脱扣器的保护特性分为长延时特性、短延时特性、瞬时特性，其特性曲线见图5-12所示。
图5-12三段保护式脱扣器安-秒特性曲线
1-长延时特性；2-短延时特性；3-瞬时特性
图中；I2是长延时脱扣器的电流整定值，其动作时间可以不小于10s；
I1是短延时脱扣器的电流整定值，其动作时间可约为0.1～0.4s；
I0是瞬时脱扣器的电流整定值，其动作时间约为0.02s。
瞬时脱扣器一般作短路保护；短延时脱扣器可以作短路保护，也可以作过载保护；而长延时脱扣器只能作过载保护。低压电器根据设计需要可以组合成二段保护(如瞬时脱扣加短延时脱扣或是瞬时脱扣加长延时脱扣)，也可以只有一段保护。国产DZ系列断路器中的复式脱扣器就是具有长延时特性的热脱扣器和具有瞬时特性电磁脱扣器。长延时脱扣时间为2～20min，可用于过载保护。复式脱扣器具有二段保护特性。由于长延时过电流脱扣器主要用于保护线路超载，脱扣器的整定电流应大于线路中的计算电流，要满足下式；
Ig.zd≥Kh1·Ijs (5-9)
式中；Ig.zd─过电流脱扣器的长延时动作整定电流值，(A)
Kh1─可靠系数，一般取1.1；
Ijs─线路的计算电流，若是单台电动机是指电动机的额定电流(A)。
5.4.4低压断路器选型依据
根据供电负荷级别及建筑物类别、层数、面积、高度、用电设备容量、建筑物使用性质及环境、节能指标，自动化管理程度，对选择的低压断路器作可行性研究和技术经济比较。分析研究电源距离负荷远近；电力变压器容量大小；该低压断路器负荷侧的短路电流大小等因素。
如高层民用住宅、办公楼等属于二三类建筑物内二三级用电负荷，可选DW15、DW16、DW914等系列断路器作为主断路器，D系列、DZ20Y等系列塑壳断路器作保护电动机断路器。如星级宾馆、合资工程、重点工程、广播电视台、航空港、码头、金融中心、涉外工程、超高层等一类建筑物内一级负荷的开关宜选用DW914、ME、MasterPact、F系列框架式断路器作主断路器；合资产品如奇胜E4CB、ABB的S、施耐德NS，或国产TM30、DZ20G塑壳断路器作为二三级保护断路器。
低压断路器的选择应符合电网额定电压、额定频率、设备额定电流、故障短路时的分断能力。低压断路器应保证电力系统正常工作，电动机正常启动或短路、过载、接地故障等事故状态时的自动分断。各级断路器的瞬时或延时脱扣器/电流特性、额定电流In应优化组合选定，并且保证系统可靠运行，经济合理。配电系统的断路器设置宜尽量减少级数，一般3级以内为宜。 |
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