低壓斷路器設計選型是低壓電氣設計人員在設計中需熟練掌握的一項基本的技術技能。低壓斷路器按使用類別分為A、B兩類。A類為非選擇性；B類為選擇性（帶短延時功能）。按設計形式分為開啟式（原萬能式或框架式）和塑料外殼式或模壓外殼式。按動作速度分為一般型和快速型（限流型斷路器），按用途可分為配電用、電動機保護用、漏電型斷路器等。低壓斷路器在低壓配電系統中占有重要地位，隨著供電系統的安全性和可靠性問題日益成為人們關注的焦點，如何合理地選擇、使用低壓斷路器一直是山東卓爾電氣有限公司銷售業務部關注的問題。

一、關于低壓斷路器的選擇與整定原則

斷路器的選型和整定原則，對于廣大的電氣設計人員來說應當是很清楚的，概要來說就是：

（1）斷路器應根據配電線路不同故障類別和具體工程要求設過負荷保護、短路保護、接地故障保護、過電壓及欠電壓保護等;

（2）斷路器的額定電流不應小于所在回路的計算電流;斷路器應能滿足短路條件下的動穩定與熱穩定的要求;用于斷開短路電流的斷路器，應考慮其在短路條件下的分斷能力(有極限分斷、運行分斷)，短時耐受電流等因素，以滿足能承受系統中可能出現的最大短路電流;

（3）對于配電系統中上下級斷路器的配合，短路電流倍數以及短路短延時的選擇整定等;

（4）要根據不同負荷性質來選擇不同類型的斷路器，如：配電型的、電動機型的、照明類的、發電機型的、直流型的等;

（5）斷路器應適應所在場所的環境條件;特殊環境條件下(如：多塵、強腐蝕、火災、爆炸、濕熱、高海拔、鹽霧等場所)應選擇能滿足環境使用要求的斷路器;

（6）斷路器的附件：如輔助觸點、欠/失壓、分勵線圈、乃至操作方式(電動、手動)操作手柄、安裝方式（固定/插拔/抽屜）等也應與使用要求相適應

（7）還有斷路器的級數選擇問題，特別是在三相四線TN-S、TT系統中四級斷路器的選擇應滿足行業規范的要求。

按照規范中所要求的原則來整定斷路器，理論上沒有問題，但往往在實際運行中可能會出現一些問題。此時，要根據具體情況具體處理。

例如：對于存在正常啟動設備的保護回路，斷路器的脫扣整定值應能躲過短時出現的尖峰電流，但對于故障電流則要求斷路器能快速脫扣來切斷故障電流;對于選擇型斷路器而言，瞬時脫扣整定電流需躲過下一級開關所保護線路的故障電流;非選擇型斷路器瞬時脫扣整定電流在要求能躲過出現的尖峰電流的條件下又要盡量將整定值整定得小一些等等，所以在實際應用中就要協調好相互之間的關系，這對系統的可靠性非常重要。

另外對于上下級保護都采用非選擇型斷路器時，按整定原則：上一級斷路器長延時脫扣整定電流不宜小于下一級斷路器長延時脫扣整定電流的2倍，而實際操作中有時會看到一些非重要的、停電范圍影響較少的回路并非完全按整定原則整定，因為加大上下級斷路器級差造成了線纜截面的增大;有時也有可能出現即使按整定原則加大了上下斷路器級差也無法保證達到有效的選擇性保護配合的現象。

二、關于斷路器的選擇性配合

一般選擇性保護主要通過斷路器的電流選擇性、時間選擇性、區域選擇性聯鎖、能量選擇性等方式來實現。

電流選擇性是依靠上下級脫扣器不同的動作值來實現，電流選擇性一般可查閱斷路器選擇性表格;時間選擇性要保證上下級斷路器的短路保護(短路短延時/瞬動)在跳閘時間上有一定的時間差;區域選擇性聯鎖主要用在配電級數較多配電系統中，特別是在時間選擇級數不夠的情況下使用，可減少脫扣時間，有利于選擇性配合;能量選擇性是指下級斷路器的限流使短路電流能量被限制，且不足以使上級斷路器脫扣裝置動作。

快速的限流作用能通過迅速清除故障電流，限制系統中的熱應力、電應力。能量選擇性能大大簡化選擇性跳閘的研究，并以較低的價格實現各級線路間的選擇性配合。

三、進行具體的設計選型，

如何合理地選擇斷路器：

(1) 為方便上下級配合，變壓器出線斷路器應采用選擇型斷路器(IEC標準和我國國家標準按使用類別把該斷路器稱B類)，配有過載長延時、短路短延時保護，可不設短路瞬時保護。第二級配出保護、母線聯絡保護斷路器也宜配置選擇型斷路器;當兩臺上下級串聯的斷路器實現過電流保護時，實現選擇性保護基本要求是：在規定的條件下，下級斷路器動作時不會引起上級斷路器動作。

2）選擇保護有全選擇保護、局部選擇保護，全選擇保護是指當故障電流達到下級斷路器最大故障電流時都能實現選擇性，而局部選擇性只是當下級斷路器在規定的故障電流下才能實現選擇性保護，因而局部選擇性就存在一個選擇性的電流交接值，在此值以下，局部選擇性保護可保證選擇性，而在此值以上，則不能保證選擇性。

另外還有一點要說明一下，就是短時耐受電流Icw，一般只有當斷路器的 Icw=Icu=Ics時才能有效的實現全選擇保護，如果達不到這個要求，上下級匹配還是局部的。

（3）對于選擇型斷路器，上級斷路器的過載長延時、短路短延時的整定電流不宜小于下級斷路器的1.3倍，以保證上下級之間的動作選擇性。為保證選擇性，上一級斷路器的短延時動作時間至少比下一級斷路器的短延時動作時間長0.1S。

一般來說，要保證上下兩級低壓斷路器之間選擇性動作，上一級斷路器宜選擇帶短延時的過流脫扣器，而且其動作電流要大于下一級過流脫扣器動作電流一級以上。

（4）對于上級保護是選擇型斷路器，下級保護是非選擇型斷路器時，應符合：上級斷路器的短路短延時脫扣整定電流不應小于下級斷路器短路瞬時脫扣整定電流的1.3倍。

（5）對于上下級都是非選擇型斷路器時，應加大上下級之間斷路器脫扣整定電流的級差。一般上一級斷路器長延時脫扣整定電流不宜小于下一級斷路器長延時脫扣整定電流的2倍：上一級斷路器瞬時脫扣整定電流不應小于下一級斷路器瞬時脫扣整定電流的1.4倍。

（6）當上下級斷路器出線端處預期短路電流有較大差別時，并且上下級斷路器均設有瞬時脫扣器，則上級斷路器的瞬時脫扣整定電流應大于下級的預期短路電流，以保證有選擇性保護?！　?/p>

（7）當上下級斷路器距離很近，出線端處預期短路電流差別很小，則上級斷路器宜選用短延時脫扣器，使之延時動作，以保證有選擇性配合。

（8）當下一級斷路器出線端短路電流大于上一級斷路器的瞬時脫扣整定電流時，下級斷路器宜選用限流型斷路器，以保證選擇性要求。

另外有條件時選擇斷路器可按照斷路器制造廠提供的選擇性表格來選擇，一般斷路器制造廠提供的表格通常是較為經濟的方案，而且這些方案都經過斷路器制造廠實驗室的認證，是相對合理可靠的。

還可使用斷路器制造廠提供的脫扣曲線模擬軟件來輔助選型，當上下級開關電流脫扣曲線完全不重合，則具有完全選擇性。

四、如何合理有效地選擇斷路器，

達到安全可靠又經濟合理：

（1）要準確計算短路電流，選用合適分斷能力的斷路器;分斷能力選得太高沒有必要;有時適當應用級聯技術可進一步降低成本，因為下一級斷路器可以用更低的分斷能力來達到計算所要的高分斷要求。

（2）要合理運用選擇性。并非所有上下級都需要完全選擇性，可以部分選擇性甚至可以沒有選擇性，如果一味追求整個系統都完全選擇性，則斷路器會選得都非常大，電纜截面也會加粗，造成資源浪費，有時是沒必要的，甚至是難以實現的。

選擇性的選用原則與負載的重要性及越級跳閘所造成停電范圍或擴大的停電范圍所造成的損失有關，一般如無擴大停電范圍可以沒有選擇性，如部分擴大停電范圍但無由于停電而造成更大損失則可以采用部分選擇性。

目前，選擇性保護在變壓器以上的配電應用的已經非常廣泛，設計院在變壓器以上及低壓側總開關一般都會選用選擇性保護的斷路器。但在低壓配電終端的配電系統應用全選擇性保護的就不太多，一般只有在局部系統或一些負荷等級要求較高的回路會應用。

關于終端配電系統是否應用全選擇性保護，主要可考慮以下兩個因素：(1) 必要性。重要的負荷和比較重要的負荷配電上下級要考慮做選擇性保護;或者不屬于重要負荷，但在所帶回路比較多，容量較大，如果發生故障，影響面比較大的情況，或為了避免影響其他回路，要考慮做選擇性保護。

有的系統可靠性要求不是很高，停電影響也不是很大，系統故障對整個系統的可靠性影響也不大，也可不做選擇性。

(2) 經濟性。要合理運用選擇性。

五、低壓斷路器設計選型常見問題解析

1、低壓斷路器選型標注不全

我們以一個比較有代表性的塑殼斷路器（國產CM1）標注作為范例：CM1-100HP/33102 In80A。從這個范例標注中我們可以明確該斷路器殼架等級電流為100A，額定極限分斷能力為高分斷型（H）,帶電動操作機構(P),極數為三極，脫扣方式及附件為熱動－電磁（復式）脫扣并帶分勵脫扣，電動機保護用，額定電流為80A。

這就是這個范例給我們帶來的全部信息。在我們的設計圖紙中，斷路器殼架等級電流、極數及額定電流的選擇比較容易，一般不會有遺漏，比較容易發生問題的是額定極限分斷能力、脫扣方式及附件、配電用途的標注。

（1）額定極限分斷能力(ICU)：

額定極限分斷能力ICU：制造廠按相應的額定工作電壓規定斷路器在規定的條件下應能分斷的極限短路分斷能力值,用預期分斷電流表示(在交流情況下用交流分量有效值表示)。

額定分斷極限能力按樣本資料分為基本型（C）、標準型（L）、較高分斷型（M）、高分斷型（H）, 具體選擇哪種形式主要根據短路電流計算來確定，在設計中應避免兩件事：一是不標明分斷能力，二是不進行短路電流計算而盲目選型。

不標明斷路器分斷能力就是將分斷能力的選擇權交給了配套廠家，而廠家通常是憑經驗選型或選擇低分斷能力的斷路器從而節省造價，這樣就會造成有些斷路器的分斷能力達不到具體工程要求從而造成隱患。

不進行短路電流計算,就無法對分斷能力的選擇作出準確的判斷，為保險起見設計人員通常選擇較高分斷型或高分斷型的斷路器，這樣做表面上沒有什么錯誤，但對于一個完整的電氣工程設計是有欠缺的，在一定程度上會造成工程造價不合理提高。

（2）脫扣方式及附件

通常用于短路保護和過載保護的脫扣器，有以下幾種：

1.瞬時脫扣器：即沒有人為延時動作的脫扣器。此種瞬時特性的過電流保護通常能無選擇性地迅速切除短路故障。

2.三段保護特性脫扣器：具有長延時、短延時及瞬時脫扣器的過電流保護，是較完整的保護方式，瞬時脫扣器的整定值，其動作時間約為0.02秒；Izd2為短延時脫扣器整定值，其動作時間約為0.1~0.4秒；Izd1為長延時脫扣器整定值，其動作時間可以不小于10秒鐘。

一般瞬時脫扣器用作短路保護；短延時脫扣器可作短路保護，也可作過載保護；長延時脫扣器只作過載保護。根據需要可以組合成二段保護（瞬時脫扣加短延時脫扣，或者瞬時脫扣加長延時脫扣），也可有一段保護（瞬時脫扣或短延時脫扣）。

3.復式脫扣器：斷路器中的電磁脫扣器加上熱脫扣器合稱復式脫扣器。電磁脫扣具有瞬時特性，可保護短路。熱脫扣器具有長延時特性，可保護負載，故復式脫扣器具有二段保護特性。

通常的配電用途斷路器都是選擇熱動－電磁（復式）脫扣，而在一些電動機經濟型協調配合中可選用電磁脫扣和熱繼電器保護電動機。

斷路器的附件通常有報警觸頭、分勵脫扣器、輔助觸頭、欠電壓脫扣器，具體選用附件需根據工程需要確定，這里強調的是分勵脫扣器控制電源的選擇，通常分勵脫扣器默認的的電源規格為AC230V、400V，但如果控制電源為DC24V,例如：用于消防聯動；則圖紙斷路器標注應標明分勵脫扣器脫扣電壓采用DC.24V，否則一旦訂貨，由于分勵脫扣器電源規格與控制電源不匹配，安裝時施工人員需在現場另外增加一個DC24V中間繼電器并增加一路交流控制電源，給安裝造成了不必要的難度。

（3）保護用途

斷路器一般分為配電用及保護電動機用，設計人員經常容易忽略的是電動機保護用斷路器忘記標注，通常斷路器選型默認為配電型，由于配電用斷路器過電流脫扣器瞬動倍數比保護電動機用斷路器低，這樣一旦電動機保護用斷路器選用了配電型，就有可能造成斷路器的瞬時整定電流不能躲過線路的正常工作啟動電流，從而造成頻繁跳閘，無法正常啟動電動機。

2、低壓斷路器設計選型考慮問題不全面

低壓斷路器的選擇應同時滿足下面各項要求：

（1）保證在正常工作條件下不應切斷電路。

1.正常工作時不切斷: Izd1≥Ijs; Ijs：計算電流

由線路的計算電流來決定斷路器的額定電流，這是低壓斷路器設計選型最基本的一個步驟，很多設計者在完成這一步驟后就萬事大吉了，實際上還有很多問題和步驟應該在設計中予以充分考慮。

2.用電設備啟動時不切斷電路(按單臺或配電線路中最大一臺籠型電動機直接啟動): 配電用斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流應躲過配電線路的尖峰電流。根據中國航天工業規劃設計研究院等編《工業與民用配電設計手冊》（第三版）：P116-（11-6）公式：

即Izd3≥1.2[IqM1+Ijs(n-1)]

式中Izd3為斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流；IqM1為線路中最大一臺電動機的全啟動電流（A），其值可取電動機啟動電流的2倍；Ijs(n-1)為除啟動電流最大的一臺電動機以外的線路計算電流（A）。根據《通用用電設備配電設計規范》GB50055-93,2.4.4條第3款規定:瞬動過電流脫扣器或過電流繼電器瞬動元件的整定電流，應取電動機啟動電流的2~2.5倍。

對于單臺電動機， Izd3≥（2~2.5）IqM.； 式中：IqM為籠型電動機的啟動電流。

根據上式，我們可以舉一個簡單的單臺電動機例子來說明低壓斷路器瞬時脫扣器的整定，一臺Y系列（Y160L-4 15kW，輕載啟動）電動機，啟動電流IqM為212.1A，以塑殼式CM1斷路器選型為例，如整定電流定為32A,選用電動機保護型瞬動倍數按12倍整定IZd3為384A， Izd3＜2IqM=424.2A,不滿足設計要求，如整定電流定為40A按12倍整定為480A，Izd3≥2IqM=424.2A滿足設計要求。

（2）發生接地故障時應保證在規定時間內切斷。

根據《低壓配電設計規范》GB50054-95，4.2.3條規定，當保護電器為符合JB1284-1985《低壓斷路器》的低壓斷路器時，短路電流不應小于低壓斷路器瞬時或短延時過電流脫扣器整定電流的1.3倍。

1.運用瞬時脫扣器時: Id1≥1.3Izd3.

2.帶有短延時脫扣器時: Id1≥1.3Izd2.

3.當帶有零序保護時: Id1≥1.3Izd0(一般用于主干線).

式中: Id1為單相接地故障電流， Izd0為斷路器零序保護整定電流.

4. 當采用剩余電流保護時: Id1≥1.3IzdG(一般用于主干線).

式中IzdG為斷路器剩余電流保護整定電流.

由于單相接地短路電流較小，斷路器的瞬時脫扣器一般較難滿足要求，可用其長延時脫扣器作后備保護，必要時可加裝零序保護裝置，或在中性線上加裝電流互感器－電流繼電器，或采用漏電繼電器等方法以分斷斷路器。

（3）保護電器應保證在導體達到過載溫度前切斷。

1. 過負載保護:根據《低壓配電設計規范》GB50054-95，4.3.4條規定，過負載保護電器的動作特性應滿足下列條件：

Ijs≤Izd1≤Iz. 式中Iz為電纜或導體載流量.

2.短路熱穩定校驗:

a.根據《低壓配電設計規范》GB50054-95，4.2.2條第1款規定，當短路持續時間不大于5s時,絕緣導體的熱穩定應按下式校驗：

S≥ I√t /K； 式中：S為絕緣導體的線芯截面，mm2；A為短路電流有效值，均方根值A；t 在已達到最高持續工作溫度的導體內短路電流持續作用的時間，秒；K 為不同絕緣的計算系數。

b.根據《低壓配電設計規范》GB50054-95，4.2.2條第3規定，短路持續時間小于0.1S時，應計入短路電流非周期分量的影響；本規范“條文”解釋：按下式效驗： （K.S）2≥I.2t 。

（4）按線路的最大短路電流來校驗低壓斷路器的短路分斷能力。

本條的核心是短路電流的計算，由于很多工程設計周期過短或外部條件不明確，設計人員往往來不及進行詳細的短路電流計算而憑經驗確定斷路器短路分斷能力或不分地點場合盲目選擇高分斷能力的斷路器，這些都會影響電氣工程的設計質量并造成工程造價不合理提高。

尤其是大量工程施工方不按設計圖紙選定斷路器訂貨，設計人員在驗收時如果不仔細核對或者對各配電區域短路電流沒有一個基本概念，就很容易出現問題，讓不合格的斷路器投入運行從而造成隱患。

現在很多工程變壓器容量較大，在民用建筑中1600kVA、2000kVA甚至2500kVA的變壓器大量選用，線路的短路電流也相應增大，因此在離變壓器較近的配電箱，箱內斷路器的短路分斷能力的選擇更應詳細計算，我們可以舉例說明。

設定變壓器容量為1600kVA（Uk%=6），距配電室25m處有一配電箱，進線電纜為YJV-4X70+1X35，經查表該配電箱處三相短路電流為Ik1=18.52kA，單相短路電流Id1=8.06kA。

根據計算結果，以CM1斷路器為例該配電箱選擇額定運行短路分斷能力Ics=35kA可滿足設計要求，這一般不會有問題，但最容易犯錯誤的是單相斷路器的選定，以C65系列小型斷路器為例，由于設計慣性很多圖紙都以C65N(6kA) 接單相回路，而本例單相短路電流Id1=8.06kA，所以應選用C65H(10KA)或C65L(15kA)。

如配電箱距配電室50m，進線電纜同樣為YJV-4X70+1X35, 根據中國航天工業規劃設計研究院等編《工業與民用配電設計手冊》（第三版）查表計算單相短路電流Id1=4.33kA，單相斷路器選用C65N(6kA)是符合設計要求的。

（5）保護電器上下級之間應有選擇性動作。

根據《低壓配電設計規范》GB50054-95，4.1.2條規定，“配電線路采用的上下級保護電器，其動作應具有選擇性；各級之間應能協調配和。但對于非重要負荷的保護電器，可采用無選擇性切斷”。

按本規范“條文”解釋，以往由于我國保護電器的性能較差，在低壓配電系統中要做到選擇性保護是有困難的。目前低壓電器發展較快，熔斷器、斷路器的更新換代產品的特性已有很大的改善。

例如按新標準生產的熔斷器（NT型等）選擇比為1：16，具有三段保護的斷路器也能大量生產，目前配電系統要做到選擇性已具有一定條件。但是考慮到低壓配電系統量大面廣，低壓配電系統要做到完善的選擇性還有困難。

結合我國國情，低壓配電系統只要部分滿足保護選擇性就可以了。即保證重要負荷不間斷供電，對于非重要負荷允許無選擇性切斷。

長期以來，設計人員習慣了對配電系統的保護選擇性問題不作深究，斷路器選擇性保護對設計者來說一直是一個沒有很好解決的難題，在一些工程回訪中，故障點發生短路越級跳閘的現象屢有發生，但變壓器主進線斷路器越級跳閘是應該絕對避免的。

從一些斷路器選擇性保護的技術資料及文獻來看，設計者應著眼于以下幾個方面：

1.上級不宜選用非選擇型斷路器，因這種情況屬無選擇性。特別是首端應有選擇性動作。

2.上下級的選擇性配合，應用上下級斷路器的特性曲線配合選擇比較準確，只要上下級斷路器特性曲線不相交即可，當無斷路器特性資料時，可以用上下級的可靠系數選用。根據中國航天工業規劃設計研究院等編《工業與民用配電設計手冊》-P650公式（11-21），

上級用選擇型斷路器（一般用于主干線）應按以下要求整定：

a. Izd2（上）≥1.2Izd3(下)或Izd2（上）≥1.2Izd2(下)

b. 當帶有短延時脫扣器時,Izd3不宜太小，一般為：

Izd3=（12~15）Izd1.

3.優先保證變壓器主進線斷路器的選擇性保護并兼顧配電柜出線斷路器的選擇性保護。主進線斷路器與各饋出線的保護電器都裝在低壓配電屏內,距離不過幾米,在此范圍內發生短路和接地故障的概率很小,如經計算主進線斷路器瞬動電流小于下級開關的短路電流，可采取主保護不設瞬動脫扣器而只設長延時及短延時整定電流，以避免故障時主斷路器無選擇性動作。

并保證斷路器長（短）延時整定電流大于下級斷路器長（短）延時整定電流的1.2倍，短延時整定電流大于下級斷路器瞬時整定電流的1.2倍。

4.對于非選擇型斷路器，一般用于二級及三級配電出線回路中，比較可靠的選擇方法是通過一些廠家的保護選擇性配合表或通過上下級斷路器的特性曲線配合選擇來實現，但這也有很多局限性。

山東卓爾電氣有限公司銷售業務部提供了斷路器選擇性配合表，除選擇型斷路器外，大多數廠家都未提供斷路器保護選擇性的配合數據，從目前斷路器發展的技術及工藝水平看非選擇型斷路器的選擇性配合保護還不能完全實現。