常建平
天津安捷物联科技股份有限公司，天津市 滨海区 300450
摘要：现阶段数据中心、医院、养老院、交通、旅游、酒店等第三产业将快速发展，配套相应低压配电将再次迎来高速发展阶段，而在低压配电中断路器的选型是否科学合理经济，当设备中任何一点发生的故障位于故障上游的保护装置应立即清除，则所有其它保护装置均不受影响，一条线路上的一个故障不会导致其它线路供电中断，这些关系到整个供电系统的安全可靠运行，从而直接和间接的影响着以上行业的健康发展，本文将对低压配电中断路器的选型进行浅析，以供电气相关设计人员参考。
关键词：数据中心； 医院； 养老院； 酒店； 轨道及高速公路； 低压配电； 断路器； 选型
1 低压断路器介绍
IEC 60947-2 定义：能接通、承载和分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常条件下(如短路)接通、承载电流一定时间和分断电流的一种机械开关电器。
1.1低压断路器一般分类
低压断路器分类方法较多，其中应用较为广泛的分类有：按用途、按设计型式分类、按安装形式、按IEC建议、按灭弧介质、按保护性能等分类。
1.1.1低压断路器按用途分类
可分为配电用低压断路器、电动机保护用断路器、照明用微型断路器、剩余电流保护器，详见图1。
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1.1.2 按设计型式分类
按设计型式分为开启式(原万能式或框架式)和塑料外壳式或模压外壳式。
1.1.3 按安装形式分类
（1）框架低压断路器按安装形式分固定式和抽屉式两种。
（2）塑壳低压断路器安装形式分固定式和抽屉式、插入式三种。
1.1.4 按IEC对断路器分类，见图2
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1.1.5 按灭弧介质分类
低压断路器按灭弧介质分为空气断路器和真空断路器。
1.1.6 按保护性能分类
按保护性能分为选择性保护和后备保护两种。
一般而言，一个有效的保护系统必须达到：
检测事件发生的内容和位置、识别区域内选择性异常，但可接受的情况和故障情况，避免不必要跳闸，以防系统内正常部分设备被不合理地中断
快速做出反应，以限制损害(设备毁坏、缩短寿命等)、保障供电的连续性和稳定性。
具体保护有下列几种：
（1）选择性
1)电流选择性
2)时间 - 电流选择性
3)区域选择性
4)能量选择性
（2）后备保护
1.1.7 低压断路器外观
（1）低压框架断路器，见图3
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（2）低压塑壳断路器，见图4
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（3）低压微型断路器，见图5
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2 低压框架、塑壳、微型断路器选型
2.1低压框架断路器选型
框架断路器亦称万能断路器，广泛应用于一次网和二次网配电系统中，框架电流630A~6300A。
2.1.1框架断路器在低压配电系统中使用，见图6
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2.1.2框架断路器选型前需获知条件
（1） 应用场合，例如楼宇、数据中心、冶金等。
（2）计算框架断路器安装点的短路电流。
（3）确定线路额定电压，确定线路计算电流。
（4）相关品牌产品的选型配合表。
（5）确定盘柜母线与断路器连接形式。
2.1.3框架断路器根据已获知的条件，结合订货型号，进行选型，订货型号见图7
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（1）框架代号。MTZ2为产品框架代号，根据产品手册、应用场合、极限分断能力、框架电流等进行选择。
（2）额定电流选择。08为额定电流800A，除06为630A，其它数字乘以100为额定电流，例如数字10为10*100=1000A。
（3）短路分断能力选择。H1代表额定极限短路分断能力65kA，该数值根据计算的短路电流，结合产品选型配合表确定。
（4）极数选择。3P为框架断路器极数，框架断路器极数有3P和4P之分，正常供电电源与备用发电机之间，其电源转换开关应选用四极开关4P，应断开所有的带电导体。TT系统的电源进线开关应选用四极开关4P，以避免电源侧故障时，危险电位沿中性导体引入负载侧。如电气装置有一用一备双电源切换供电时，且两路电源进线上装有RCD，则此两路进线开关必须为4P断路器，其它情况均选择3P框架断路器即可。
（5）安装型式选择。D/O为抽出式（抽屉式）安装型式，框架断路器安装型式分为两种，另一种是固定式。具体选择哪种，根据客户及场合需求，抽出式故障后，更换较快捷，给客户造成的影响较小，而固定式经济可靠，故障后更换时间略长。
（6）脱扣器选择。MIC5.0X+D1为选择性保护+脱扣波形捕捉，其它可选类型详见图10。根据客户及场合需求，可选基本型、选择保护型，选择保护型+接地故障保护/漏电故障保护。
（7）与母线连接方式选择。一般有：
a)水平后接线；
b)垂直后接线；
c)前接线。
（8）其它附件选择。根据需求进行选择，比如通讯模块、远程操作附件等。
2.2低压塑壳断路器选型
2.2.1塑壳作为电动机保护用，选型前必须获知的条件
（1）确定配合类型，详见图8
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（2）确定负载类型
①常规（轻载）②重载
（3）确定启动方式
①直接启动②星三角启动③软启动
（4）安装点的短路电流
（5）电动机功率（KW）和类型、额定电压、额定电流
（6）电动机典型运行特性曲线 见图9
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注：①红色曲线为电动机典型运行特性曲线。
②L是过载保护R是电机堵转保护I是短路保护U是缺相和三相不平衡保护。
（7）塑壳断路器作为电动机保护选型速查表 图10
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（8）塑壳断路器订货型号 见图11
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2.2.2根据以上获知的条件，结合产品说明书中配合表，进行选型，其中订货型号详细解释如下：
（1）壳架代号，根据如下条件进行选择。
①FORMULA
FORMULA 塑壳断路器含四种壳架：A0、A1、A2和A3，壳架电流最高可达630 A; FORMULA 设计简便实用，适合各种应用场合，尤其可满足 客户对空间体积和安装方便的要求。
②?Formula ATM
FORMULA ATM 塑壳断路器是 ABB 针对自动化行业客户特点，精心设 计研发的一款专属产品系列。集紧凑、实用便捷、高性能品质于一体，适 合各种应用场合。不但可以满足客户节省空间体积，安装便捷的需求， 也为用户提供了更多优秀应用解决方案; Formula ATM 塑壳断路器含四种框架：M0、M1、M2、M3, 框架电流最高可达 630 A。
③?Tmax
Tmax 系列塑壳断路器符合IEC 60947-2 标准，主要分为7个基本型，应用范围从1A 至1600A，分断能力从16kA至200kA（380/415 V AC），额定工作是690V的交流系统中。 断路器的大小可通过基本电气参数来选择，而过电流脱扣器的选择则根据应用场合而定。 以下是保护交流电网的措施 :
- TMD : 热门限可调（I1=0.7...1×In），磁门限不可调（I3=10×In），可配合T1、T2、T3 和T4（≤ 50A） 断路器使用。
- TMG : 适用于长电缆和发电机保护。 热门限可调（I1=0.7...1×In），磁门限不可调（I3=3×In），可配合T2和T3 断路器使用。 热门限可调（I1=0.7...1×In），磁门限可调（I3=2.5...5×In），可配合T5 断路器使用。
- TMA : 热门限可调（I 1=0.7...1×In），磁门限可调（I 3=5...10×In），可配合T4、T5和T6断路器使用。
- PR221DS : 电子脱扣器，配合T2、T4、T5 和 T6断路器使用。
- PR222DS/P、PR222DS/PD、PR223DS : 电子脱扣器，配合T4、T5 和 T6断路器使用。
- PR231/P、PR232/P、PR331/P、PR332/P 1) : 电子脱扣器，配合T7断路器使用，具有2种类型（手动型和电动型）
- Tmax系列交流应用范围从1-1600A，额定电压高达690V。 带TMF、TMD 和TMA 的T1、T2、T3、T4、T5和T6 断路器也可用在直流系统中，电流从1A到800A和具有最小24V DC 工作电 压。3极T2、T3和T4断路器可配MF和MA单磁脱扣器，应用于交流和直流系统中，特别适用于电动机保护。
④Tmax XT
Tmax XT 塑壳断路器在保证尺寸更小、易于安装且更高安全性的同时，还确保了高性能水平。
该系列包括八种框架尺寸：额定电流高达?1600A；内置模块化通讯模块，全新一代按行业应用细分的电子脱扣器，更加完善及人性化的附件。
例如，用于电动机保护可选择极T2、T3和T4断路器并配MF和MA单磁脱扣器。
（2）短路分断能力
根据微断安装点短路电流进行选择。
（3）壳架电流Iu选择
根据额定电流Ie及产品说明书中型号速选表进行选择。
（4）塑壳脱扣器选择
①塑壳断路器壳架对应可匹配脱扣器如下图12。
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②塑壳断路器不同保护对应不同的脱扣器类型，详见图13。
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（5）塑壳额定电流选择
根据计算电流Ij对额定电流进行选择，塑壳断路器在选型时，如果存在以下因素时，需要考虑降低容量使用。
a)环境温度对载流能力的影响
b)海拔高度对断路器的影响
具体影响以选型产品说明书为准，结合产品说明书，对断路器额定电流进行选择。
（6）塑壳安装方式选择
所有Tmax断路器均有固定式。其中，T2、T3、T4和T5还具有插入式；T4、T5、T6和T7还具有 抽出式 。 它们可通过操作手柄或旋转手柄操作机构（直动或加长型）手动操作，也可通过电磁操作机构（适用 于T1、T2和T3）或储能电机操作机构（适用于T4、T5和T6）电动操作。 T7M可安装自动对合闸弹簧储能的齿轮式电动机、分闸线圈和合闸线圈。固定式见图14，插入式见图15，抽出式见图16。
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（7）塑壳主接线方式选择
①端子类型
F = 前接线端子
EF = 加长前接线端子
ES = 展开前接线端子
FC Cu = 铜质电缆前接线端子
FC CuAl = 铜/铝前电缆接线端子
R = 后接线端子
HR = 后水平接线端子
VR = 后垂直接线端子
MC = 多股电缆接线端子
②根据现场塑壳安装空间及位置，结合产品电气特性表，进行选择。
（8）塑壳极数选择
塑壳三极开关和四级开关的选择与框架相同，参见低压框架断路器极数选择。
（9）分励欠压选择
①不加装
②加装分励YO
③加装欠压YU
④加装分励YO和欠压YU
(10）操作机构选择
①本体操作
②RHD 直动旋转手柄
③RHE 可调加长旋转手柄
④RHS 侧装旋转手柄
⑤MOD 直动电机操作机构
2.2.3塑壳断路器作为配电保护，负载计算电流Ij相当于电动机额定电流，其它选型与电动机保护类同，在此不再赘述。
2.3低压微型断路器选型
具有过载、短路保护，广泛应用于建筑配电，商业，工业及各种设备的控制和保护，工作电流不超过125A的场合。
2.3.1微型断路器作为电动机保护用，选型前必须获知的条件，型号说明，见图17
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（1）相关微断选型前获知条件，参见2.2.1。
（2) 根据微断安装点短路电流，结合微断应用范围，首先对微断系列进行选型。
①SH200、SH200OV（带过电压保护）和 SH200 AVM（带过欠电压保护） 产品符合 IEC/EN 60898-1 / GB 10963.1 标准，分断能力为 6kA。 应用范围：建筑配电领域。
②SH200 ARVP（带自恢复过欠压保护） 产品符合 GB 10963.1 标准，分断能力为6kA。 应用范围：SH200 NA ARVP 自恢复过欠压保护断路器适用于住宅建筑的入户箱单相或三相总进线保护。
③S200产品符合 IEC/EN 60898-1 / GB 10963.1 和 IEC/EN 60947-2 / GB 14048.2 标准，分断能力为 6kA。 应用范围：适用于住宅、商业和工业配电领域。
④S200M 产品符合 IEC/EN 60898-1 / GB 10963.1 和 IEC/EN 60947-2 / GB 14048.2 标准，分断能力为 10kA。 应用范围：适用于住宅、商业和工业配电领域。
⑤S200P 产品符合 IEC/EN 60898-1 / GB 10963.1 和 IEC/EN 60947-2 / GB 14048.2 标准，分断能力达 25kA。 应用范围：适用于商业及工业配电领域。
⑥SU200M 产品符合 IEC/EN 60947-2 / GB 14048.2、UL489、CSA 22.2 No.5 标准，分断能力达 10kA。 应用范围：适用于商业和工业配电领域。
⑦S200MDC（直流型） 产品符合 IEC/EN 60898-2 / GB 10963.2 和 IEC/EN 60947-2 / GB 14048.2 标准，分断能力达 10kA。 应用范围：适用于电力工程、电信通讯、医疗设备供电等领域。
⑧M200M（单磁型） 产品符合GB 14048.2; IEC / EN 60947- 2标准，分断能力达10kA。 M200M-B 具备极低内阻，适用于计量回路。 M200M-K 适用于消防，医疗及其他电动机保护回路。
（3）微断极数选择
单极开关和两极开关，三极开关和四级开关的选择，需根据线路的中性线是否需要断开，可以通过以下几点判断：
①考虑检修安全：TT系统需要检修的时候断中性线，所以需要两极和四极开关，TN系统，在做好等电联结后，除特别情况，不需要断开中性线，一般选单极和三极即可。四极开关能少用尽量少用，因为存在“断零”危险。
②当有两个电源的时候，看是否需要在隔离两个接地系统。另：1P+N，3P+N和2P，4P在电气上都是当作两极，四极开关来看待，在确定需要断开中性线，但中性线电流不可能超过相线的时候，从节省成本考虑，可选择1P+N，3P+N；如果中性线电流有可能超过相线（谐波等的影响），则需要选择 2P，4P。
（4）微断额定分断能力选择
根据微断安装点短路电流进行选择。
（5）微断脱扣特性选择
根据负载不同，对应选择不同的脱扣特性，如对水泵进行保护则选择K型，如对低感照明配电选择C型，具体特性如下：
①B 特性
脱扣特性微型断路器符合IEC60898-1（GB10963.1）标 准，适用于为阻性负载或无冲击电流的负载提供保护。
②C 特性
脱扣特性微型断路器符合 IEC60898-1（GB10963.1）标准，适用于为阻性负载和较低冲击电流的感性负载提供保护。
③D 特性
脱扣特性微型断路器符合 IEC60898-1（GB10963.1）标准，适用于对线路接通时有较高冲击电流的负载进行保护。
④K 特性
脱扣特性微型断路器符合 IEC60947-2（GB14048.2）标 准，适用于为电动机系统或变压器系统提供保护。K 特性是 ABB 特有的脱扣特性并经 70 年的实践验证，现已广泛应用 于电动机配电系统保护。K 特性的 1.2 倍热脱扣动作电流可 有效地保护电动机线路设备，而 10 - 14 倍磁脱扣动作范围 可方便地与电动机运行相配合，有较高的抗冲击电流能力。
⑤Z 特性
脱扣特性微型断路器符合IEC60947-2（GB14048.2）标 准，适用于敏感型负载的保护。
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（6）微断额定电流选择
根据计算电流Ij对额定电流进行选择，微型断路器在选型时，如果存在以下因素时，需要考虑降低 容量使用。
a)环境温度对载流能力的影响
b)多台产品连续并排安装
c)海拔高度对断路器的影响
d)电源频率对断路器的影响
具体影响以选型产品手册为准，依据计算电流，结合产品说明书，对微断额定电流选择。
b.微型断路器作为配电保护用，选型前必须获知的条件
（7）微型断路器交流或直流选择
根据负载供电DC（direct current）或AC(Alternating Current)选择的微断。
3 总结
在配电系统中，能选择出适合的，首先要把文中提到的选型前需要获知的条件梳理清楚，计算准确；其次前往产品厂商官网下载多系列产品选型手册、设计指南等文档；再次根据已知条件及厂商选型手册或设计指南中的推荐配合表进行选择，最后，可以根据电气设计手册中选型表，或根据厂商官网提供的选型软件（如ABB Connect）进行验证。
参考文献
[1]戴瑜兴，黄铁兵，梁志超等．民用建筑电气设计数据手册．北京：中国建筑工业出版社，2010（2），9：431-436．
[2]任元会．工业与民用配电设计手册．北京：中国电力出版社，2005（3），11：624-636．
[3]戴瑜兴．民用建筑电气设计手册．北京：中国建筑工业出版社，1999：445-450．
[4]施耐德电气．电气装置应用(设计)指南．施耐德，2011（2）H:10-29
[5]许立梓. 实用电气工程师手册. 广州：广东科技出版社，2001，33：357-366