长期从事建筑电气及智能化设计研究工作，曾主持或设计过20余项大型或重大工程项目，主编及参编过10余项国家及地方标准规范，在各类核心期刊上发表论文近30篇，并有10余项成果获上海市科技进步奖及全国优秀工程设计金奖、全国及上海市优秀工程设计奖、中国照明工程设计奖、上海市标准化优秀技术成果奖等。

 

　　低压断路器在低压配电系统中占有重要地位，随着供电系统的安全性和可靠性问题日益成为人们关注的焦点，如何合理地选择、使用低压断路器一直是电气设计人员关注的问题。

 

　　本期“对话精英”专访华东建筑设计研究院有限公司副总工程师、全国建筑电气设计情报网常务理事、上海市电气工程设计研究会理事长邵民杰，就低压断路器选型和整定原则、低压断路器选择性配合以及选择性保护未来发展趋势等问题谈一下邵总的经验和看法，定能对配电系统设计与选型工作有所促进。

 

　　关于低压断路器的选择与整定原则

 

　　《低压电器》在线：在低压配电系统中对低压断路器的使用越来越广泛，对低压断路器进行选型时，有哪些主要的原则是需要设计人员必须掌握的?包括断路器的整定原则?

 

　　邵民杰：应当说供配电系统的安全性、可靠性问题是我们电气设计中非常重要的问题，而作为配电系统保护电器中占重要地位的断路器对其有一个全面、完整的认识和掌握，一定程度上对供配电系统的安全性、可靠性、合理性能起到很好的作用。

 

　　随着供配电技术的不断发展，在断路器中的新技术也是我们应当及时掌握的。

 

　　对于断路器的选型和整定原则，对于广大的电气设计人员来说应当是很清楚的。概要来说就是：

 

　　(1)断路器应根据配电线路不同故障类别和具体工程要求设过负荷保护、短路保护、接地故障保护、过电压及欠电压保护等;

 

　　(2)断路器的额定电流不应小于所在回路的计算电流;断路器应能满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求;用于断开短路电流的断路器，应考虑其在短路条件下的分断能力(有极限分断、运行分断)，短时耐受电流等因素，以满足能承受系统中可能出现的最大短路电流;

 

　　(3)对于配电系统中上下级断路器的配合，短路电流倍数以及短路短延时的选择整定等;

 

　　(4)要根据不同负荷性质来选择不同类型的断路器，如：配电型的、电动机型的、照明类的、发电机型的、直流型的等;

 

　　(5)断路器应适应所在场所的环境条件;特殊环境条件下(如：多尘、强腐蚀、火灾、爆炸、湿热、高海拔、盐雾等场所)应选择能满足环境使用要求的断路器;

 

　　(6)断路器的附件：如辅助触点、欠压、分离线圈、乃至操作方式(电动、手动)操作手柄等也应与使用要求相适应;

 

　　(7)还有断路器的级数选择问题，特别是在三相四线TN-S、TT系统中四级断路器的选择应满足行业规范的要求。

 

　　《低压电器》在线：那么按照断路器通用的整定原则进行时，常有反应整定原则之间可能会发生矛盾?

 

　　邵民杰：按照规范中所要求的原则来整定断路器，理论上没有问题，但往往在实际运行中可能会出现一些问题。此时，要根据具体情况具体处理。

 

　　例如：对于存在正常启动设备的保护回路，断路器的脱扣整定值应能躲过短时出现的尖峰电流，但对于故障电流则要求断路器能快速脱扣来切断故障电流;对于选择型断路器而言，瞬时脱扣整定电流需躲过下一级开关所保护线路的故障电流;非选择型断路器瞬时脱扣整定电流在要求能躲过出现的尖峰电流的条件下又要尽量将整定值整定得小一些等等，所以在实际应用中就要协调好相互之间的关系，这对系统的可靠性非常重要。

 

　　另外对于上下级保护都采用非选择型断路器时，按整定原则：上一级断路器长延时脱扣整定电流不宜小于下一级断路器长延时脱扣整定电流的2倍，而实际操作中有时会看到一些非重要的、停电范围影响较少的回路并非完全按整定原则整定，因为加大上下级断路器级差造成了线缆截面的增大;有时也有可能出现即使按整定原则加大了上下断路器级差也无法保证达到有效的选择性保护配合的现象。

 

　　关于断路器的选择性配合

 

　　《低压电器》在线：低压配电系统中选择性保护应用已是非常普遍，在对低压配电网进行级间配合设计时，应注意哪些问题?

 

　　邵民杰：断路器保护动作的选择性是十分重要的，通常对低压配电网进行有效的级间配合设计，采用选择性保护等措施能最大限度地缩小配电系统发生故障时所造成的停电范围,末端断路器应以最快的速度在靠近故障点处切断电源，避免造成越级跳闸现象。

 

　　一般选择性保护主要通过断路器的电流选择性、时间选择性、区域选择性联锁、能量选择性等方式来实现。

 

　　电流选择性是依靠上下级脱扣器不同的动作值来实现，电流选择性一般可查阅断路器选择性表格;时间选择性要保证上下级断路器的短路保护(短路短延时/瞬动)在跳闸时间上有一定的时间差;区域选择性联锁主要用在配电级数较多配电系统中，特别是在时间选择级数不够的情况下使用，可减少脱扣时间，有利于选择性配合;能量选择性是指下级断路器的限流使短路电流能量被限制，且不足以使上级断路器脱扣装置动作。

 

　　快速的限流作用能通过迅速清除故障电流，限制系统中的热应力、电应力。能量选择性能大大简化选择性跳闸的研究，并以较低的价格实现各级线路间的选择性配合。

 

　　关于在进行具体的设计选型时，如何合理地选择断路器，主要可从以下几个方面考虑：

 

　　(1) 为方便上下级配合，变压器出线断路器应采用选择型断路器(IEC标准和我国国家标准按使用类别把该断路器称B类)，配有过载长延时、短路短延时保护，可不设短路瞬时保护。第二级配出保护、母线联络保护断路器也宜配置选择型断路器 ;当两台上下级串联的断路器实现过电流保护时，实现选择性保护基本要求是：在规定的条件下，下级断路器动作时不会引起上级断路器动作。

 

　　(2) 选择保护有全选择保护、局部选择保护，全选择保护是指当故障电流达到下级断路器最大故障电流时都能实现选择性，而局部选择性只是当下级断路器在规定的故障电流下才能实现选择性保护，因而局部选择性就存在一个选择性的电流交接值，在此值以下，局部选择性保护可保证选择性，而在此值以上，则不能保证选择性。另外还有一点要说明一下，就是短时耐受电流Icw，一般只有当断路器的 Icw=Icu=Ics时才能有效的实现全选择保护，如果达不到这个要求，上下级匹配还是局部的。

 

　　(3) 对于选择型断路器，上级断路器的过载长延时、短路短延时的整定电流不宜小于下级断路器的1.3倍，以保证上下级之间的动作选择性。为保证选择性，上一级断路器的短延时动作时间至少比下一级断路器的短延时动作时间长0.1S。一般来说，要保证上下两级低压断路器之间选择性动作，上一级断路器宜选择带短延时的过流脱扣器，而且其动作电流要大于下一级过流脱扣器动作电流一级以上。

 

　　(4) 对于上级保护是选择型断路器，下级保护是非选择型断路器时，应符合：上级断路器的短路短延时脱扣整定电流不应小于下级断路器短路瞬时脱扣整定电流的1.3倍。

 

　　(5) 对于上下级都是非选择型断路器时，应加大上下级之间断路器脱扣整定电流的级差。一般上一级断路器长延时脱扣整定电流不宜小于下一级断路器长延时脱扣整定电流的2倍：上一级断路器瞬时脱扣整定电流不应小于下一级断路器瞬时脱扣整定电流的1.4倍。

 

　　(6) 当上下级断路器出线端处预期短路电流有较大差别时，并且上下级断路器均设有瞬时脱扣器，则上级断路器的瞬时脱扣整定电流应大于下级的预期短路电流，以保证有选择性保护。

 

　　(7) 当上下级断路器距离很近，出线端处预期短路电流差别很小，则上级断路器宜选用短延时脱扣器，使之延时动作，以保证有选择性配合。

 

　　(8) 当下一级断路器出线端短路电流大于上一级断路器的瞬时脱扣整定电流时，下级断路器宜选用限流型断路器，以保证选择性要求。

 

　　另外有条件时选择断路器可按照断路器制造厂提供的选择性表格来选择，一般断路器制造厂提供的表格通常是较为经济的方案，而且这些方案都经过断路器制造厂实验室的认证，是相对合理可靠的。还可使用断路器制造厂提供的脱扣曲线模拟软件来辅助选型，当上下级开关电流脱扣曲线完全不重合，则具有完全选择性。

 

　　《低压电器》在线：在进行设计选型时，如何合理有效地选择断路器，来做到既安全可靠又经济合理。

 

　　邵民杰：关于如何合理有效地选择断路器，来达到既安全可靠又经济合理的问题，可以这样考虑：

 

　　1)要准确计算短路电流，选用合适分断能力的断路器;分断能力选得太高没有必要;有时适当应用级联技术可进一步降低成本，因为下一级断路器可以用更低的分断能力来达到计算所要的高分断要求。

 

　　2)要合理运用选择性。并非所有上下级都需要完全选择性，可以部分选择性甚至可以没有选择性，如果一味追求整个系统都完全选择性，则断路器会选得都非常大，电缆截面也会加粗，造成资源浪费，有时是没必要的，甚至是难以实现的。选择性的选用原则与负载的重要性及越级跳闸所造成停电范围或扩大的停电范围所造成的损失有关，一般如无扩大停电范围可以没有选择性，如部分扩大停电范围但无由于停电而造成更大损失则可以采用部分选择性。

 

　　《低压电器》在线：您上面提及全选择性保护，该技术目前应用现状如何?在何种情况下，考虑应用全选择性?

 

　　邵民杰：目前，选择性保护在变压器以上的配电应用的已经非常广泛，设计院在变压器以上及低压侧总开关一般都会选用选择性保护的断路器。但在低压配电至末端的配电系统应用全选择性保护的就不太多，一般只有在局部系统或一些负荷等级要求较高的回路会应用。

 

　　关于至末端配电系统是否应用全选择性保护，主要可考虑以下两个因素：

 

　　(1) 必要性。重要的负荷和比较重要的负荷配电上下级要考虑做选择性保护;或者不属于重要负荷，但在所带回路比较多，容量较大，如果发生故障，影响面比较大的情况，或为了避免影响其他回路，要考虑做选择性保护。有的系统可靠性要求不是很高，停电影响也不是很大，系统故障对整个系统的可靠性影响也不大，也可不做选择性。

 

　　(2) 经济性。要合理运用选择性。

 

　　关于选择性保护的新进展或未来发展

 

　　《低压电器》在线：您如何看待低压配电系统全选择性保护未来发展前景?您认为低压电器的生产企业应该加强哪些方面的因素，才能在终端市场更具竞争力?

 

　　邵民杰：以前，低压配电系统的选择性保护一般只用于变压器出线端的电力配电系统，近年来由于用电需求的提高，工业系统、公共建筑和住宅用电设备和配电分回路大增，因而负载侧和终端配电的选择性保护提到日程上来，不少国内外著名的低压电气企业相继推出了相应的用于负载和终端侧的选择性断路器，就连与微型断路器间也可实现选择性保护。所以随着技术的不断发展，未来低压配电系统实现全选择性保护就会变得越来越方面地实现，系统也会变得越来越可靠。

 

　　另外随着第二、第三代和更新一代智能型万能式断路器的不断问世，其智能控制器的功能也在日趋完善，除了三段式过电流保护和接地故障保护功能外，还具有电流电压不平衡保护、断相保护、逆功率保护、过频(欠频)保护、相序保护等等保护功能;同时还具有谐波分析功能、自诊断功能、MCR功能和区域选择性联锁保护(ZSI)功能。其中(ZSI)功能为万能式断路器实现真正的选择性保护提供了可靠保证。当配电系统某区域发生短路故障或接地故障时，由离故障点最近的区域断路器瞬时分断故障电流，系统内部其它区域(包括故障支路的上一级断路器)仍保持合闸状态而持续供电，确保上下级断路器完全选择性保护，以减少故障动作范围，缩短断路器的分断时间，最大限度地避免因下级短路故障而造成大范围停电事故。

 

　　实现“安全、经济、自愈、清洁”的智能化电网，已成为我国电力建设主要方向，智能电网的建设也是需要终端用户不断更新配备与之相适应的设备，断路器产品也会为适应这种需求而进行升级，研发出各种更智能化、高分断、可通信、小型化、模块化、低能耗、环保、安全的新一代产品，从技术性能、质量、工艺到可靠性水平都能满足或超过智能电网对系统可靠性的要求，这一需求也正在推动和促进着低压电器行业的发展。

 

　　目前国内低压电器的生产企业间水平发展不一，由于企业间竞争的加剧、原材料价格因素、行业规则的制定等，使行业发展有“大企业越来越大，小企业生存越来越难”的态势，站在行业的角度，希望企业都能有平等、快速的发展机会，但企业自身的定位，技术实力、市场策略等也决定了企业生存的状态与发展前景，希望企业能够不断适应新形势，不断进取，为自身及行业发展创造更广阔的发展空间。