设计中有关熔断器和断路器的选型方案

1、问题的提出
“都什么年代了，还使用熔断器！”“熔断器已经过时了！”这话似乎很有道理，但又是一个实际面对的技术问题。真的，近十多年来，无论是工业建筑、民用建筑 和户外装置的低压配电系统设计中，使用低压熔断器越来越少，大多数甚至千篇一律地使用低压断路器；与之相对应的是低压配电箱中装设熔断器的也大大减少。在 低压配电系统保护电器的应用中，笔者认为这是一个不正确的或不全面的认识。因此，有必要对熔断器和断路器（以下均指低压）进行一些比较和分析，以能更正 确、合理地选用这两种保护电器。 
 
2、配电线路保护和保护电器的发展

2.1配电线路保护要求
低压配电线路，为了防护在发生故障（如过载、短路和接地故障）时危及人身安全（间接接触导致的电击），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。由于低压配电线路遍布各种建筑以致户外各处，发生故障的几率大，而且有大量非专业人员可能接触，更显得这 种防护特别重要。最主要的防护措施就是在各级配电线路装设保护电器，以保证在电路发生故障时，能有效地断开故障电路。这些保护应符合GB50054-95 《低压配电设计规范》的有关规定。为此，各级线路不仅要设置保护电器，还必须要正确整定其参数，以保证在规定的时间内可靠切断故障；还要求应有选择地切断 电路，即要求最靠近故障点的保护电器动作，而其上级的保护电器不动作，以使得切断电路的范围最小。

2.2保护电器的类型和发展
保护电器主要有两种：一是断路器，二是熔断器。断路器类型很多，从与本文相关的保护特性看，有非选择型和选择型断路器两大类；此外，还有带漏电防护的断路 器。这些保护电器各有自身的特点，自然也有其不足之处，应根据配电系统各自的具体条件和要求选用，不能简单的用先进或落后给予评价。

在当今世界，特别是一些发达国家，断路器产品和技术发展十分迅速，不断研制出更新型、保护功能更完善的断路器。近十年来，差不多每十年左右更新换代 一次，一直到推出功能完善、具有通信模块的智能型断路器，为配电线路防护提供了性能极佳的保护电器。近20年来，我国电器工业发展十分迅速，断路器产品紧 跟国际先进技术潮流，研制了多种智能型断路器，为配电线路提供了更完善的保护功能。但是，在欧美一些发达国家，并没有因为断路器的快速发展而淘汰熔断器， 也没有把熔断器视作落后或过时的产品。据知，在德、法等国家如西门子、溯高美等电器公司，不但仍生产熔断器，还继续研制新的产品，技术上也不断进步。从这 些方面说明：断路器是先进的保护电器，而熔断器也绝非过时或落后的产品。应该说，两者相辅相成，各有自己的应用范围。 
 
3、熔断器和断路器的比较
现就熔断器和断路器的保护性能和其他特点进行比较，断路器则按非选择型和选择型两类分别叙述。

3.1熔断器
（1）熔断器的主要优点和特点
①选择性好。上下级熔断器的熔断体额定电流只要符合国标和IEC标准规定的过电流选择比为1.6：1的要求，即上级熔断体额定电流不小于下级的该值的1.6倍，就视为上下级能有选择性切断故障电流；
②限流特性好，分断能力高；
③相对尺寸较小；
④价格较便宜。

（2）熔断器的主要缺点和弱点
①故障熔断后必须更换熔断体；
②保护功能单一，只有一段过电流反时限特性，过载、短路和接地故障都用此防护；
③发生一相熔断时，对三相电动机将导致两相运转的不良后果，当然可用带发报警信号的熔断器予以弥补，一相熔断可断开三相；
④不能实现遥控，需要与电动刀开关、开关组合才有可能。

3.2非选择型断路器

（1）主要优点和特点
①故障断开后，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。

（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。

3.3选择型断路器

（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（包括零序电流和剩余电流保护）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。另外，可有级联保护功能，具有更良好的选择性动作性能；
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。

（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。

4、配电线路特点和保护电器选型

4.1配电线路特点和对保护电器的要求
（1）配电系统通常有树干式和放射式两类，还有两者的混合系统。一般树干式系统的干线较长，对保护电器要求较高，往往需要高档保护电器，即选择型断路器。

（2）配电线路可分为主干线、分干线和末端线路三种。主干线是从变电所低压配电屏引出的馈电线，当为树干式线路，此干线容量很大时，通常使用母干线。

（3）末端线路是直接连接用电设备，短路或接地故障时，要求尽快甚至瞬时切断电路，无选择性要求。

4.2配电线路故障特点
（1）短路和接地故障，发生在末端回路多，大约占到90%以上，特别是插座回路更是如此，原因是插头、插座和移动电器及其导线和接头等较容易出故障；

（2）就故障类型而言，接地故障多，相间短路少，前者约占80%~90%；

（3）电动机等设备的末端回路，通常是过载多，短路故障较少，电动机的过载约占80%以上，而过载是用热继电器保护的，不会使熔断器、断路器动作。

4.3保护电器选型方案
根据前面叙述的电路故障特点和几种保护电器性能的比较，提出保护电器选型方案的建议。本文只论述熔断器和断路器的选型方案，而不涉及保护电器参数的整定。　　　　　　　　

（1）以下位置应选用选择型
②变电所低压配电屏引出的母干线，或引出的电流容量较大（如500A以上）的树干式线路的保护；
③重要场所的低压配电屏引出的电流容量较大（如300A以上）的放射式线路保护。

（2）以下位置可选用非选择型断路器
①末端回路的保护；
②靠近末端回路的上一级分干线的保护，当供给用电设备不多，且偶然停电影响不太大时。　　　　　　　　　　

（3）以下位置宜选用熔断器
①配电线路中间各级分干线的保护；
②变电所低压配电屏引出的电流容量较小（如300A以下）的主干线的保护；
③ 有条件时也可用作电动机末端回路的保护，但此处不宜选用gG型熔断器（即全范围分断、一般用途的熔断器），而应选用aM型熔断器（即部分范围分断、电动机 保护用熔断器）。因aM型熔断器选用的熔断体额定电流比gG型小得多，有利于提高保护灵敏性，也避免了使上级保护电器选的过大。

5、关于合理应用熔断器的建议
（1）正确认识熔断器在配电线路保护的作用和地位，熔断器和断路器各有其特点，在不同条件下发挥作用。

（2）修订熔断器产品标准。现行熔断器国家标准GB13539.1-92和GB13539.2-92是1992年颁布实施的，系等效采用IEC269标准，IEC已于1998年和1999年修订了该标准，建议及时修订该国标，使熔断器标准跟上国际先进水平。

（3）努力提高熔断器产品水平。由于对熔断器应用的一些不正确理解和其他原因，近年来该产品市场不景气，一些企业技术进步较少。希望能按新的IEC标准和新修订国标，必要时引进国外先进技术，生产更高水平、更多品种的产品，如aM系列熔断器等产品。

（4）低压配电成套装置和配电箱，应有一定数量的熔断器方案，以供配电设计人员和用户选用。