摘要：在电能的生产、输送以及使用的过程中，配电是其中一项关键性的环节，在配电系统中包含了多种电器设备，而断路器则是低压配电设计中关键性的保护装置，是确保低压配电系统正常运行的重要前提。当低压配电系统中出现短路、欠压以及严重过载等异常运行情况时，低压交流断路器可以在既定的时间内断开出现异常情况的回路，控制故障的影响范围，保障低压配电系统的安全。文章简要阐述断路器以及其基本构成，对低压交流断路器分断能力进行详细阐述，同时具体探讨低压交流断路器分断能力的选择。
关键词：低压交流断路器；分断能力；概述；选择
低压交流断路器主要是应用于交流电压在1200V的电路当中，主要是起到控制、保护以及通断的作用，是低压配电系统当中极为重要的设备。断路器的特性包括主体形式、主电路的额定值和极限值、短路特性、控制电路、辅助电路、脱扣形式、操作电压等。断路器分断能力的选择对于断路器作用的发挥具有直接性的影响，因此，在低压配电系统中应用低压断路器时需要对短路电路进行准确的计算，从而正确选择低压交流断路器分断能力。
1.断路器概述
1.1断路器基本概述
断路器指的是可以承载、开断以及关合正常回路下的电流以及可以在既定的时间内承载、开断以及关合异常回路下电流的电器装置。按照断路器的应用范围可以将其分为高压断路器以及低压断路器，一般在3kV以下的为低压断路器[1]。断路器主要是用来对电力线路以及电动机等设备进行保护，同时还能起到分配电能的作用，若配电线路或者相关设备发生短路。欠压以及严重过载的情况时，断路器可以自动切断异常回路，从而起到对配电线路以及相关设备的保护作用，断路器以其独特的优势目前在配电系统中已经得到了广泛应用。
1.2断路器的基本构成
断路器的内部附件主要包括辅助触头、报警触头、分励脱扣器、欠电压脱扣器，外部附件主要包括电动操作机构、转动操作手柄、加长手柄以及手柄闭锁装置。
1.3断路器的基本特性
断路器的基本特性主要包括的定电压（Ue）、过载保护（Ir）、额定电流（In）、短路继电器脱扣电流整定值（Im）、额定短路分断电流以及短路分断能力。额定电压主要指的是断路器正常运行情况下的电压；额定电流主要是指断路器在规定的环境当中所能承受最大的电流值，且不会超过承受电流部件所固定的上限温度值；短路继电器脱扣电流整定值主要指的是在出现高故障的电流值时，断路器可以快速反应，做出跳闸的动作；的定短路分段电流主要指的是断路器可以进行分断但自身不受损害的最大限度的电流值；短路分断能力主要指的是断路器的定极限短路分断以及额定运行短路分断两种能力。
1.4断路器应用的环境条件
断路器应用的的环境温度上限为40℃，环境温度下限为-5℃，环境温度24h平均值不宜超过35℃。断路器应用的海拔高度不宜超过2000m。大气相对湿度在环境温度为40℃时不宜高于50%，环境温度较低时相对湿度可以略高。
2.低压断路器分断能力
低压断路器分断能力主要包括两方面，其一是额定短路分断能力Icn，一般以Icu、Ics表示；其二是额定极限短路分断能力Icu，额定极限短路分断能力主要指的是断路器在规定电压以及其余既定条件下极限短路分断的电流值[2]。
虽然断路器的种类较多，但无论是哪一类型的断路器，其都具备额定运行短路分断能力（Ics）和额定极限短路分断能力（Icn）这两项技术指标。在具体的使用过程中，如果是应用在配电支线上的断路器，均需要具备额定极限短路分断能力（Icn）即可，这样可以有效降低成本，避免浪费，但是如果是在采用在配电干线上的断路器，则需要额定运行短路分断能力（Ics）和额定极限短路分断能力（Icn）这两项都具备，这样才能最大限度的起到对配电系统的保护作用。
3.低压交流断路器分断能力的选择
3.1分断能力的校验
低压断路器分断能力主要是断路器在自身不受损害的情况下所能分断最大的短路电力，在断路器的实际使用过程中为了确保断路器可以正常发挥作用，需要对断路器分断能力进行校验。
(1)针对范颖动作的时间超过0.02s的断路器，譬如DW断路器，这种类型断路器的分断电流（Icn）不能低于断路器出线端最大三相短路电流值Ik。
(2)针对范颖动作时间低于0.02s的断路器，譬如DZ断路器，这种类型断路器的分断电流（Icn）不能低于通过断路器的最大三相短路冲击电流（Ish）。
3.2短路电路计算
在选择断路器时最基本的原则就是要保证断路器分断能力要超过预估故障点的短路电流，这样才能有效起到保护作用，因此，短路电流的计算是选择低压断路器分断能力的重要参考依据。在短路情况下验证电器的通断能力，需要选择预估短路电流的周期分量有效值，若短路点周围所连电动机的额定电流相加大于短路电流的1％，应当计入电动机反馈电流的影响。关于短路电流的计算主要可以分为以下两方面：
3.2.1变压器预估最大短路电力的计算
关于变压器预估最大短路电力的计算主要的采用的公式为
，其中I指的是变压器最大预估短路电流；I2指的是变压器的二次测电流；/Uk指的是变压器短路的电压比。
3.2.2低压三相短路的电流值I″
关于低压三相短路的电流值I″的计算公式为
，公式中rk2表示短路电路的总电阻，xk2为短路电路的总电抗。
3.3低压交流断路器分断能力的选择
关于低压交流断路器分断能力的选择，最为基本的原则是低压断路器的分断能力不能低于配电线路预期的短路电流，按照GB50054-95《低压配电设计规范》中2.1.2条的规定，需要选择预估短路电流的周期分量有效值，若出现短路故障点附近电动机的额定电流总和大于短路电流值1%的情况，需要计入其反馈电流的影响。
图一 SIEMENS 3VL ACB断路器
(1)反应动作时间超过0.02s的低压断路器其分断能力选择具体如下，在低压断路器实际应用过程中，这种类型的断路器主要是作为母联以及受电的框架式断路器，譬如SIEMENS 3VL ACB断路器,如图一所示，额定运行短路分断能力（Ics）应超过母线位置短路电流的周期分量的有效值I″。如果在实际使用过程中，此类型断路器会出现短暂延时，其短时耐受电流也要超过I″。
(2)反应动作时间低于0.02s的低压断路器分断能力选择具体如下，此类低压断路器在实际应用过程中，这种类型的断路器主要应用于配电系统支线以及电动机回路当中，主要为朔壳式断路器，譬如SIEMENS 3VL MCCB 断路器，其分断电流（Ics）应超过母线位置短路电流的周期分量的有效值I″，分断电流峰值（Icu）应超过母线位置三相短路第一周期全电流有效值（Ich）[3]。
4.低压交流断路器常见故障以及处理措施
4.1拒合故障以及处理措施
拒合故障一般发生在合闸以及重合闸操作时，拒合故障的危害性相对较大，会导致故障范围扩大，对于配电系统的影响极大。关于拒合故障主要可以从以下几方面进行判断：首先进行检查，判断是否是因为上一次操作时造作不当所造成的，然后利用控制开关进行重新合闸。其次若重新合闸仍不成功，需要对电气回路进行全面检查，从而判断是否是电气回路存在故障，检查的项目主要包括合闸控制电源、合闸回路熔断器、合闸控制回路熔断器、合闸接触器以及合闸贴心[4]。第三，若检查完毕后，电力回路处于正常状态，但仍然无法重新合闸，则基本可以确定是机械故障，需要立即停用并安排修理。通过上述检查操作基本可以判断拒合故障是由于电器回路异常造成的还是由于机械故障造成的，从而针对性的采取措施。
4.2拒分故障以及处理措施
断路器发生拒分故障时，断路器拒绝动作，会导致电器设备损坏或者发生越级跳闸的情况，从而造成电源断路器动作，致使出现大范围停电的情况，影响极大。一般发生拒分故障时电压表显示值明显降低，表记出现全盘摆动的情况，回路字牌亮起，信号牌显示进行保护动作，这就是拒分故障发生时的表现。关于拒分故障主要可以从以下几方面进行检查:首先检查是否是由于跳闸电源电压过低所造成的；其次检查跳闸回路运行是否正常，若跳闸铁芯可以正常动作但是断路器仍出现拒分的情况，则基本可以确定为机械方面的故障；第三若电源正常，但是铁芯未动作或者动作无力、卡涩，则基本可以确定断路器在电气和机械两方面都存在故障，其四，若进行相关操作时，显示电压正常，但铁芯未动作，则基本可以确定为电气方面的故障。
5.结语
综上所述，在实际应用断路器时，断路器分断能力的选择需要根据预估的故障点发生短路时的电流大小来确定断路器的分断能力，所以在进行选择时要准确计算预估故障点短路电流，才能确保断路器有效发挥作用。同时，对于低压断路器比较常见的故障，比如拒分、拒合等，要做好相应的应对措施，一旦发生故障，要及时进行避免，避免低压断路器分断能力难以发挥，影响电力运行安全。
参考文献
[1]黄文俊. 低压开关设备内断路器分断能力的合理应用研究[J]. 企业技术开发, 2017, 36(4):79-81.
[2]李子琦, 卢权胜, 黎永胜,等. 低压短路电流计算及断路器分断能力的改进研究[J]. 中国新技术新产品, 2017(4):59-60.
[3]张勇, 李志伟, 陈昕,等. 不同海拔高度环境下塑壳断路器短路分断能力的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2017(22):12-16.
[4]蒋顾平, 顾翔, 唐丰田. 触头灭弧系统增容提高塑壳断路器短路分断能力的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2018(8):16-20.
论文作者:陈志鹏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
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