❶ 斷路器的選擇
斷路器選用原則：
1、按線路預期短路電流計算來選擇斷路器分斷能力精確線路預期短路電流計算是一項極其繁瑣工作。便有一些誤差不很大而工程上可以被接受簡捷計算方法：(1)10/0.4KV 電壓等級變壓器，可以考慮高壓側短路容量為無窮大(10KV側短路容量一般為200~400MVA更大，按無窮大來考慮，其誤差不足10%)。(2)GB50054-95《低壓配電設計規范》2.1.2 條規定：「當短路點附近所接電動機額定電流之和超過短路電流1% 時，應計入電動機反饋電流影響」，若短路電流為30KA，取其1%，應是300A，電動機總功率約150KW，且是同時啟動使用時此時計入反饋電流應是6.5∑In。(3)變壓器阻抗電壓UK表示變壓器副邊短接(路)，當副邊達到其額定電流時，原邊電壓為其額定電壓百分值。當原邊電壓為額定電壓時，副邊電流就是它預期短路電流。(4)變壓器副邊額定電流Ite=Ste/1.732U式中Ste為變壓器容量(KVA)，Ue為副邊額定電壓(空載電壓)，10/0.4KV 時Ue=0.4KV簡單計算變壓器副邊額定電流應是變壓器容量x1.44～1.50。(5)按(3)對Uk定義，副邊短路電流(三相短路)為I(3)對Uk定義，副邊短路電流(三相短路)為I(3)=Ite/Uk，此值為交流有效值。(6)相同變壓器容量下，若是兩相之間短路，則I(2)=1.732I(3)/2=0.866I(3)(7)以上計算均是變壓器出線端短路時電流值，這是最嚴重短路事故。短路點離變壓器有一定距離，則需考慮線路阻抗，短路電流將減小。例如SL7系列變壓器(配導線為三芯鋁線電纜)，容量為200KVA，變壓器出線端短路時，三相短路電流I(3)為7210A。短路點離變壓器距離為100m時，短路電流I(3)降為4740A；當變壓器容量為100KVA時其出線端短路電流為3616A。離變壓器距離為100m處短路時，短路電流為2440A。遠離100m時短路電流分別為0m65.74% 和67.47%。，用戶設計時，應計算安裝處(線路)額定電流和該處可能出現最大短路電流。並按以下原則選擇斷路器：斷路器額定電流In≥線路額定電流IL斷路器額定短路分斷能力≥線路預期短路電流，選擇斷路器上，不必把餘量放過大，以免造成浪費。
2、斷路器極限短路分斷能力和運行短路分斷能力國際電工委員會IEC947-2 和我國等效採用IECGB4048.2 《低壓開關設備和控制設備低壓斷路器》標准，對斷路器極限短路分斷能力和運行短路分斷能力作了如下定義：斷路器額定極限短路分斷能力(Icu)：按規定試驗程序所規定條件，不包括斷路器繼續承載其額定電流能力分斷能力；斷路器額定運行短路分斷能力(Ics)：按規定試驗程序所規定條件，包括斷路器繼續承載其額定電流能力分斷能力。極限短路分斷能力Icu試驗程序為otco。其具體試驗是：把線路電流調整到預期短路電流值(例如380V，50KA)，而試驗按鈕未合，被試斷路器處於合閘位置，按下試驗按鈕，斷路器50KA 短路電流，斷路器立即開斷(OPEN簡稱O)並熄滅電弧，斷路器應完好，且能再合閘。t為間歇時間(休息時間)，一般為3min，此時線路處於熱備狀態，斷路器再進行一次接通(CLOSE簡稱C)和緊接著開斷(O)(接通試驗是考核斷路器峰值電流下電動和熱穩定性和動、靜觸頭因彈跳磨損)。此程序即為CO。斷路器能完全分斷，熄滅電弧，並無超妯規定損傷，就認定它極限分斷能力試驗成功；斷路器運行短路分斷能力(Icu)試驗程序為otcotco，它比Icu試驗程序多了一次co。試驗，斷路器能完全分斷、熄滅電弧，並無超出規定損傷，就認定它額定進行短路分斷能力試驗。 Icu和Ics短路分斷試驗後，還要進行耐壓、保護特性復校等試驗。運行短路分斷後，還要承載額定電流，Ics 短路試驗後還需增加一項溫升復測試驗。Icu和Ics短路或實際考核條件不同，後者比前者更嚴格、更困難，IEC947-2 和GB14048.2確定Icu有四個或三個值，分別是25%、50%、75%和100%Icu(對A類斷路器即塑殼式)或50%、75%、 100%Icu(對B類斷路器，即萬能式或稱框架式)。斷路器製造廠所確定Ics 值，凡符合上述標准規定Icu 百分值都是有效、合格產品。萬能式(框架式)斷路器，絕大部分(所有規格)都具有過載長延時、短路短延時和短路瞬動三段保護功能，能實現選擇性保護，大多數主幹線(包括變壓器出線端)都採用它作主(保護)開關，而塑殼式斷路器一般不具備短路短延時功能(僅有過載長延時和短路瞬動二段保護)，不能作選擇性保護，它們只能使用於支路。使用(適用)情況不同，IEC92《船舶電氣》建議：具有三段保護萬能式斷路器，偏重於它運行短路分斷能力值，而大量使用於分支線塑殼斷路器確保它有足夠極限短路能力值。我們對此理解是：主幹線切除故障電流後更換斷路器要慎重，主幹線停電要影響一大片用戶，發生短路故障時要求兩個CO，要求繼續承載一段時間額定電流，而支路，極限短路電流分斷和再次合、分後，已完成其使命，它不再承載額定電流，可以更換新(停電影響較小)。，是萬能式或塑殼式斷路器，都有必須具備Icu和Ics這兩面三刀個重要技術指標。Ics 值兩類斷路器上表現略有不同，塑殼式最小允許Ics可以是25%Icu，萬能式最小允許Ics是50%Ics=Icu斷路器是很少，萬能式也少有Ics=100%[國外有一種採用旋轉雙分斷(點)技術塑殼式斷路器，它限流性能極好，分斷能力裕度很大，可做到Ics=Icu，但價格很高]。我國DW45 智能型萬能式斷路器Ics 為62.5%～65%Icu，國際上，ABB公司F 系列，施耐德M 系列也是 70%左右，而塑殼式斷路器，國內各種新型號，Ics大抵50%～75%Icu 之間。有些斷路器應用設計人員，按其所計算線路預期短路電流選擇斷路器時，以斷路器額定運行短路分斷能力來衡量，由此判定某種斷路器(此斷路器極限短路能力大於線路預期短路電流，而運行短路分斷能力則低於計算電流)為不合格。這是一個誤解。
3、斷路器電氣間隙與爬電距離確定電器產品電氣間隙，必須依據低壓系統絕緣配合，而絕緣配合則是建立瞬時過電壓被限制規定沖擊耐受電壓，而系統中電器或設備產生瞬時過電壓也必須低於電源系統規定沖擊電壓。： (1)電器額定絕緣電壓應≥電源系統額定電壓(2)電器額定沖擊耐受電壓應≥電源系統額定沖擊耐受電壓(3)電器產生瞬態過電壓應≤電源系統額定沖擊耐受電壓。基於以上三原則，電器額定沖擊耐受電壓(優先值)Uimp就與電源系統額定電壓所確定相對電壓最大值和電器安裝類別(過電壓類別)等有很大關系：相對電壓值越大，安裝類別越高[分為I(信號水平級)、Ⅱ(負載水平級)、Ⅲ(配電水平級)、Ⅳ(電源水平級)]，額定沖擊電壓就越大。例如相對電壓為220V，安裝類別為Ⅲ時，Uimp為4.0KV，安裝類別為Ⅳ，Uimp為6.0KV。電器產品(例如斷路器)Uimp 為6.0KV污染等級3級或4級，其最小電氣間隙是5.5mm。DZ20、CM1和我廠HSM1 系列塑殼斷路器電氣間隙均為5.5mm(安裝類別Ⅲ)，用於電源級安裝，如DZ20系列800 以上規格，Uimp為8.0KV，電氣間隙才提高到≥8mm。而產品實際電氣間隙，如HSM1系列，Inm(殼架等級電流)=125A時，電氣間隙為11mm，160A為16mm，250A為15mm，400A為 18.75mm，630和800A均為300mm，都大於5.5mm。爬電距離，GB/T14048.1《低壓開關設備與控制設備總則》規定：電器(產品)最小爬電距離與額定絕緣電壓(或實際工作電壓)、電器產品使用場所污染等級以及產品本身使用絕緣材料性質(絕緣組別)有關。例如：額定絕緣電壓為660(690)V，污染等級為3，產品使用絕緣材料組別為Ⅲa(175≤cti〈400，CTI為絕緣材料漏電起痕指數)，最小爬電距離為10mm。上面所提到塑殼式斷路器爬電距離都大大超過規定數值。綜上所述，電器產品電氣間隙和漏電距離，達到絕緣配合要求，就不會外來過電壓或線路設備本身操作過電壓造成設備介質電擊穿。GB7251.1-1997《低壓成套開關設備和控制設備第一部分：型式試驗和部分型式試驗成套設備》(等郊於IEC439-1：1992)，對絕緣配合要求與GB/T14048.1是完全一樣。有一些成套電器製造廠提出斷路器接線用銅排，其相與相之間(空氣)距離應大於12mm，有提出斷路器電氣間隙應大於20mm。這種要求是不合理，它已經超出了絕緣配合要求。大電流規格，避免出現短路電流時產生電動斥力，或是大電流時導體發熱，增加散熱空間，適當加寬相間空間距離也是可以。此時是達到12mm或20mm，都可由成套電器製造廠自行解決，或請電器元件廠提供有彎頭接線端子或聯結板(片)來實現。一般斷路器出廠時，都提供電源端相間隔弧板，止電弧噴出時造成相間短路。零飛弧斷路器為防開斷短路電流時有電離分子逸出，也安裝這種隔弧板。沒有隔弧板，則對裸銅排可包紮絕緣帶，其距離應不小於100mm。
4、四極斷路器應用四極斷路器應用，目前國內還沒能對國家標准或規程之類作硬性使用要求規定，區性四極電器(斷路器)設計規范已經出台，但安裝與不安裝四極電器爭論還進行中，某些區使用近年來出現一窩蜂趨勢，各斷路器製造廠也紛紛設計，製造各種型號四極斷路器投放市場。筆者同意一種意見，就是用或不用應以是否能確保供電可靠性、安全性為准，大體上是：(1)TN-C系統。TN-C系統中，N線與保護線PE合二為一(PEN線)，考慮安全，任何時候不允許斷開PEN線，絕對禁用四極斷路器；(2)TT系統、TN-C-S系統和TN-S系統可使用四極斷路器，維修時保障檢修者安全，TN- C-S和TN-S系統，斷路器N 極只能接N線，而不能接PEN或PE線；(3)裝設雙電源切換場所，系統中所有中性線(N線)是通聯，確保被切換電源開關(斷路器)檢修安全，必須採用四極斷路器；(4)進入住宅單相總開關，宜選用帶N極二極斷路器(檢修時作隔離器之用)(5)用於380/220V系統剩餘電流保護器(漏電斷路器)，中性線必須穿越保護器零序電流互感器(鐵心)，防止無中性線穿過，使220V負載有泄漏電流而誤動作，此時應選用四極或帶中性線二極剩餘電流保護器。
參考：