摘要：在火电厂低压配电系统中，为了保障系统的运行安全，断路器时必不可少设备之一。其具有短路保护、控制隔离等作用，要根据配电系统的运行情况和需求进行断路器的使用和设计。本文主要就低压断路器在火电厂低压配电系统中的应用进行了研究和分析。
关键词：低压断路器；火电厂；低压配电系统
目前，虽然风力和水利发电在不断的发展，但火力发电依旧是我国生产电能的主要方法。火力发电厂由燃烧、汽水、电气、控制四个系统组成，其中电气系统与火力发电厂的运行和生产有直接关系，电气系统中包括各项电气设备，其运行质量与火电厂的发电、供电质量有直接关系。低压配电系统是电气系统的重要组成部分，其能够进行电能的分配，并频繁启动异步电动机，实现保护电源线路、电动机等设备的作用。在低压配电系统中，断路器是不可或缺的设备，其可以接通正常负荷电流并分断负荷电流，其对短路电流也有接通和分断的作用，能够保护低压配电系统的稳定运行，对整个电气系统和火电厂的供电安全有很大的作用和影响。所以，要合理设计和应用低压断路器，确保其效用最大化发挥。
一、火力发电厂简介
火力发电厂是我国目前比较常见的发电厂类型之一，其主要利用石油、煤炭等燃料进行燃烧加热，在高温的作用下会出现高压水蒸气，进而实现发电的作用。火力发电厂通常由供给、电气、冷却、蒸汽等系统组成，每个系统都为配备相应的设备，确保系统的正常运作。其中，电气系统十分关键，其运行稳定性与发电、供电质量有直接关系。火电厂具有布局科学、装机可调节、建厂时间短、投资成本低等特点。但火电厂的运营成本相对较高，这主要是因为其需要燃烧各种燃料，以煤炭为主，火电厂的煤炭用量占据我国总煤炭用量的1/4，可见其消耗之大。其中，运输、水费也占据了较大的成本开支。
二、低压断路器的特性与作用
（一）选择性
在电压配电系统设计的过程中，要首先考虑低压断路器的选择性，要对过流脱扣器的额定电流进行明确的规范和正确的选择，进而保障其具有良好的灵敏性。要确保温度值与标准要求相符，若环境温度不符，则以制造商供应温度计修正系数为主，载流能力也要同时进行修正，从而确保额定电流值与实际使用要求相符。低压断路器具有短路保护、过载保护等作用，能够将故障线路进行控制和隔离，进而降低故障对配电系统的影响。所以，要做好低压断路器的设计和应用，确保供电稳定性。在设计时，要确保断路器具有选择性特点，即电气故障发生时，其具有相应的保护作用，临近故障位置的断路器会根据故障情况发出动作，从而有效清除故障，故障清楚后断路器就会停止动作，进而有效控制断电范围，降低故障影响，确保非故障供电线路正常运行。如果低压断路器不具备选择性，则在故障发生时，断路器会同时动作，进而无故障回路也会停止供电，其对供电的稳定性有所影响，进而降低电力系统的服务质量。常见的选择性断路器可以分为两断保护和三段保护两种。在短路问题出现时，其会发挥瞬时和短延时特性，如果发生过载问题，其会发挥长延时性能。从非选择性断路器的角度来看，瞬时动作普遍用于短路保护，延时动作普遍用于负荷保护。在整个系统之中，如果前一级为选择性断路器，则下一级既可能是选择性，也可能是非选择性断路器。断路器可以根据短延时脱扣器的延时动作、时间进行选择。在上一级延时动作已知之后，要注意以下几个方面：首先，无论下级是选择还是非选择性断路器，其出线端三相短路电流的最大值要小于前一级断路器瞬时过电流脱扣器电流的1.1倍；其次，如果下一级断路器为非选择性，则其脱扣器比上级脱扣器的1.2倍还要小。从而避免因为瞬时动作缺乏灵敏性，造成前一级脱扣器先于当前脱扣器进行动作，导致选择性能的消失；最后，上一级断路器普遍以选择短延时过流脱扣器为主，其与下一级动作电流相比要大出一级以上。
（二）级联保护性
低压断路器的上下级配合要符合三个特性，分别是：选择性、快速性和灵敏性。级联保护性主要用于限制电流，进而实现控制成本的作用。在下级断路器选择的过程中，要根据上级限流作用进行分析，要选择分段能力相对较低的设备。可以利用上级断路器判断预期短路电流的最大值，在整个系统之中，上下级设备要采用串联安装的方式，进而确保短路问题出现时，下级设备可以根据故障情况和预期短路电流对动作进行选择和判断。级联保护需要满足一定的条件才能充分发挥作用，如确保相邻回路没有负载情况，采用实验的方式进行级联数据的测量获取等等。
（三）灵敏度
利用低压断路器保护电力系统时，要保障其具有良好的灵敏度，即使故障问题较小，也可以及时发现并根据故障采取相应的动作，进而实现保护的作用。我国针对低压配电设计作出了明确的规范，规范中要求低压断路器灵敏度不能小于1.3，也就是说SP=1K•min/IOP≥1.3。其中，IOP即瞬时/短延时过流脱扣器动作电流；SP即灵敏度，要做好灵敏度的检验工作，如果采用选择性设备，且其具有短延时特性和相应的脱扣器，则检验短延时脱扣器灵敏度即可，无需检验瞬时脱扣器。
三、低压断路器在火电厂低压配电系统中的选择与应用
（一）正确选择和调整低压断路器过流脱口的额定电流
对线路电流进行计算，所得数值为130，脱扣器的额定电流要大于130即IN•OR≥130。在额定电流调整的过程中，首先要对动作电流进行调整和确定。启动时，断路器需要保护许多电气设备，这些设备会出现较高的电流值，其会在一定时间内高于额定电流，且高出数倍，所以其需要承受巨大的巅峰电流。瞬时过电流脱扣器动作电流建成Iop，与尖峰电流即IPK相比，Iop要大于IPK。所以，在选择设备是，为了避免错误动作的发生，脱扣器的整定电流要与尖峰电流进行交错，避免二者的碰撞。其次，对短延时的动作和实践电流进行调整和确定，其也要避开尖峰电流。
（二）过流脱扣器动作电流与被保护线路之间的配合
如果线路出现短路、负荷过大等问题，绝缘线温度会随之升高，进而出现损坏，严重时甚至会引发火灾、断路器连续跳闸等问题，为了避免大规模危害的发生，Iop≤Kol•Ial。其中，Ial和Kol分别是绝缘线载流量，和负荷系统系统。
四、低压断路器在火电厂低压配电系统中应用时需要注意的问题
（一）环境温度控制
低压断路器的过载保护作用需要利用热脱扣器完成，通常，其额定电流工作温度不能超过30℃，具体温度可以根据相关标准规范进行制定。其主要由两个金属片所组成，在过载电流经过时，加热电阻丝的热量会随之增加，金属片会承载过多的热量，进而出现变形扭曲的问题，造成其将搭钩顶开，导致触电断开的情况。环境温度对热脱扣器的使用与运行有很大的影响，环境温度会影响低压断路器的额定电流。一般情况下，在配电盘上安装低压断路器，然后将其放入配电箱。配电箱有两种安装方式，一种实明装，另一种是暗装。明装配电箱比安装配电箱的散热效果好，其能够与空气产生对流，进而促进热量的快速散发。低压断路器在运行的过程中会逐渐升温，进而导致周围环境温度随之上升，如果没有良好的散热，会造成运行环境持续高温。所以，设备实际运行环境温度会比首位环境高，约高10℃。如果环境温度与标准要求不符，要修正额定电流，根据制造商提供的系数表进行修正，确保修正的准确性。举例说明，使用C65N/H断路器，环境温度为30℃，该设备的额定电流为20A，某电厂的工作电流也是20A；如果单独安装该断路器，则工作环境的温度能够达到40℃，额定电流依旧是20A，但实际工作电流会稍微偏低，为18.97A；如果电箱内安装了复数的断路器，工作环境温度依旧是30℃，额定电流为20A，工作电流则会更小，为16A；如果该复数断路器同时安装在配电箱内部，温度为40℃，额定电流为20A，则工作电流为15.18A。可见，温度和安装方式对设备的工作电流会有很大的影响，不论哪个条件出现变化，其工作电流都会随之变化。
（二）导线截面选择
导线截面要根据额的电流进行选择，其截流量要高于稳定那个电流。在实际应用和设计的过程中，主要需要考虑两方面的问题：首先，根据长延时脱扣器的脱口电流来判断导线截面。持续电流截流量≥1.35，如果恰好超过额定电流的导线，导线在工作过程中会受到大负荷影响导致热量增加，缩短导线使用寿命；其次电压损失校验截面选择。导线截面可以根据脱扣器正定电流进行选择和设计，电压损失则会受到线路长度影响，与线路长度成正比，所以可以扩大导线截面，从而确保电压损失与实际需求相符。
五、低压断路器在火电厂低压配电系统中的应用与鉴定
低压电路具有相应的整定原则，要根据原则进行设计。即设备运行正常的情况下，无需保护动作，如果出现故障或运行异常，保护动作要在规定时间中发动，将故障切断实现电路保护的作用。故障切断要具有选择性，切除临近故障且上级无需保护动作，进而保障线路其它回路的正常运行。
（一）低压侧总开关和配电柜进线开关
目前，低压断路器普遍被用作变压器低压侧总开关，针对此类断路器，其需要满足一定的要求。通常，总开关会安装在配电箱之中，随着配电箱质量的提升，不论是总开关，还是出现断路器都很少发生短路、接地等故障问题，所以无需设置保护措施，短路主要用于隔离。但为了提升安全系数，可以设置长延时开关，进而实现保护负电荷的作用。
配电柜进线开关与总开关相似，在断路器选择的过程中，无需设置保护措施或仅进行过荷保护。
（二）短线路出线断路器
由于电缆长度不长，所以断路器瞬时保护的整定不能根据其末端短路的情况进行，其会导致上级断路器难以配合瞬时保护，进而无法满足选择性要求，导致瞬时保护失去效用。在这种情况下，要根据实际运行要求和运行情况，进断路器的选择性进行调整。主要可以采取以下处理方式：取消瞬时保护，在短路故障发生的时候，可以利用延时保护切除故障，也可以根据上级的保护值进行保护，然后通过人为的方式降低瞬时保护值，其会增加本级瞬时保护出现错误动作的可能性，但普遍会出现上下级负荷稳定的情况下，所以可以对其忽略不计。
（三）照明回路和电动机启动时长
通常，照明回路中不会出现启动问题，其具有比较稳定的负荷，整定原则如下表所示：
表1 照明回路的整定原则
电动机的启动时间有所不同，部分启动时间较长，所以其延时保护时限也会有所不同。启动时间长的电动机延时保护通常为30-60s，在长时间的启动过程中，延时保护很有可能出现动作，其与启动时长有直接关系。根据实际应用情况，可以对短延时保护进行时限延长，可以延长为120s或大于120s，进而与发动机启动时间交错，避免上述问题的出现。
结语
综上所述，在火电厂运行生产的过程中，为了确保其供电质量，要做好低压配电系统的管理，合理安装和设计低压断路器，利用断路器进行故障的切除和处理，避免故障对整个系统回路造成危害。
参考文献
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[3]武林强.低压塑壳式断路器在实际应用中的选型研讨[J].科技经济导刊,2017(9).
论文作者:文艺
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/1
标签：断路器论文; 电流论文; 系统论文; 火电厂论文; 动作论文; 故障论文; 选择性论文; 《基层建设》2019年第9期论文;