在已知變壓器及負載的額定參數的情況下, 饋電斷路器和負載進線斷路器的選型, 該注意些什麼呢?

還請科普一下 饋電斷路器和負載進線斷路器 有何區別? 為何ABB的斷路器有饋電和進線的專門分類

我們來看看題主問的是什麼？

第一，什麼是饋電斷路器？什麼是負載側配電設備的進線斷路器？它們如何分類？

第二，在已知電力變壓器容量與負載功率時，斷路器如何選型？

我們現在開始。

1.什麼是進線迴路？什麼是饋電迴路？它們的功能是什麼？

我們來看下圖：

此圖摘自我寫的書《低壓成套開關設備的原理及其控制技術》第三版原稿，此圖在第二版也有。

這張圖中，我們看到電力變壓器的電能傳送給主配電設備的進線迴路，再由主配電設備的饋電迴路通過電纜接到下級配電設備的進線端。

對於題主來說，他關心的就是主配電設備的饋電迴路，以及下級配電設備的進線迴路。例如上圖1段母線的1000A饋電和下級MCC系統的600A進線。

這兩個迴路是上下級關係。流過這兩個斷路器的電流是相等的，那麼我們能不能把這兩個斷路器的額定電流設定為一致？答案是否定的。這與兩者的功能有關。

對於上級饋電系統斷路器，它的任務有三個：第一，饋電迴路斷路器用於控制電能輸出；第二，它用於保護後接電纜；第三，它對下級系統實現選擇性線路保護。

對於下級進線迴路斷路器，它的任務同樣也有三個：第一，它實現電能的控制；第二，它要為本級母線系統實現線路保護；第三，它本級饋電迴路和控制迴路的斷路器實現保護配合關係。

2.如何計算系統的最大短路電流？

當選配斷路器和其它元器件時，尤其是在一級配電系統，總是要按系統最大短路電流來選取。系統最大短路電流又叫做短路容量。

設電力變壓器的容量為Sn，阻抗電壓為Uk，系統額定電壓為Un，

則變壓器的額定電流為： ；

變壓器產生的短路電流為： 。

假定變壓器的容量是2000kVA，則計算得到該變壓器的額定電流為2887A，短路電流為48.1kA。

短路容量計算很重要，它是我們選配斷路器的最主要參數之一。

我們看下圖：

此圖摘自我的書《低壓成套開關設備的原理及其控制技術》。

圖中我們看到在時刻零發生了短路。由於短路電流很小，而系統電壓又基本不變（為什麼？），於是就產生了短路電流的交流分量Ip，見上圖的右側末端。Ip是短路電流的最終值。

由於變壓器的感抗會向短路線路提供衰減的短路電流直流分量Ig。直流分量與交流分量在短路後10毫秒時產生了衝擊短路電流峰值Ipk。

短路電流的穩態值計算就採用上述的方法，而衝擊短路電流峰值的計算就要將短路電流乘以峰值係數。對於30到50kA的短路電流，峰值係數n取值為2.1；當短路電流大於50kA後，峰值係數n取值為2.2。

這些方法可參見GB14048.1-2012《低壓開關設備和控制設備 第1部分：總則》，以及GB7251.1-2013《低壓成套開關設備和控制設備 第1部分：總則》，以及GB50054《低壓配電設計規範》等國家標準，國際標準為IEC 60947系列標準和IEC61439等系列標準。

注意：斷路器的瞬時脫扣動作時間一般為15毫秒左右，而衝擊短路電流峰值出現的時間在短路後10毫秒，因此斷路器必須要承受短路電流最大值的衝擊。這種衝擊被叫做斷路器的動穩定性；相應地，斷路器在一段時間內承受短路電流的發熱衝擊，被叫做斷路器的熱穩定性。

斷路器的動穩定性與熱穩定性之比等於峰值係數，具體見GB14048.1-2012的規定。

3.斷路器有哪些最主要的參數？

斷路器的最主要參數有：

（1）額定電流In和額定電壓Un。這兩個參數與斷路器的運行有關。

（2）斷路器的保護參數，分別是I1，I2和I3。I1是斷路器的過載保護參數，它的值在0.4倍到1倍額定電流可選（框架斷路器），或者在0.7倍到1倍額定電流可選（塑殼斷路器）；I2是帶延時功能的短路保護參數，用於保護配合的選擇性。I2的動作範圍在1到10倍額定電流之間可選；I3是短路瞬時動作的參數，它在1.5倍到10倍額定電流之間選擇。

（3）斷路器的短時耐受電流Icw。它就是斷路器的熱穩定性電流，延遲時間為1秒，也可以折算到3秒。

（4）斷路器的運行短路分斷能力Ics和極限短路分斷能力Icu。

當斷路器開斷完短路電流後，還可以繼續運行。此被開斷電流的最大值就是Ics；如果斷路器開斷完短路電流後，就必須更換，則此被開斷電流的最大值就是Icu。

一般地，Ics等於0.5倍到0.7倍Icu。比較好的品牌，例如施耐德和ABB的斷路器，Ics可以等於Icu，甚至連Icw也可以等於Icu。這對於我們選配斷路器帶來方便。

（5）斷路器的短路接通能力Icm。這個值就是斷路器的動穩定性，它是斷路器結構允許通過的最大電流。

這些斷路器最重要參數可以用一組不等式連接起來，如下：

這個不等式極其重要，是我們選配斷路器的最基本依據。並且它的內涵很深，需要我們著重理解。

在往下繼續之前，我們有必要把開關櫃的動穩定性與斷路器的動穩定性做個區分。

我們知道，根據比奧薩法爾定律，兩條導線之間的電動力F1為：

上式中，Kc是截面係數，它與導電體的外形有關。Kc的值一般在0.8到1.2之間取值。

例如開關櫃母線流過48.1kA的短路電流，主母線的長度是20m，母線的中心距為100mm，代入上式，我們得到：

也就是作用在主母線上的短路電動力差不多有9.4噸力。

再看看斷路器。假定斷路器靜觸頭導電杆的長度為80mm，中心距為15mm,Kc=0.9，我們再來計算一下作用在導電杆上的電動力F2：

我們發現，作用在斷路器導電杆上的短路電動力僅僅只是主母線短路電動力的2.4%而已，考慮到斷路器機械結構的穩定性參數，此電動力幾乎可以忽略不計。

我們來考慮斷路器的另外一種短路電動力作用，就是斷路器的主觸頭。當有電流流過觸頭時，電流會產生斥力，試圖把觸頭斥開。但由於壓力足夠大，且平時流過斷路器的額定運行電流比較小，故不會發生任何作用。

現在，我們讓短路電流流過觸頭，看看觸頭斥力能達到何種程度。我們設觸頭的半徑是4mm，觸點的半徑是0.2mm，於是有：

這個力看似不大，但對比起塑殼斷路器觸頭壓力一般是30N到60N來說，足以把觸頭給斥開。觸頭斥開後，觸頭斥力就不存在了，於是觸頭又閉合，然後再次斥開。如此一來，就在觸頭間拉出電弧。又因為觸頭的反覆斥開與閉合，電弧會對觸頭產生燒蝕作用，嚴重時甚至會發生觸頭熔焊。

可見，對於斷路器而言，動穩定性更多指的是它的觸頭系統抵禦短路電流電動力的能力，而不是導電杆抵禦短路電流電動力的能力。在這一點上，開關櫃與開關電器是截然不同的。

現在，我來回答題主的第二個問題。

待續

• 首先認識下饋電斷路器的作用：第一饋電迴路斷路器用於控制電能輸出；第二用於保護後接電纜；第三，它對下級系統實現選擇性線路保護。
• 負載進線斷路器的作用：第一，實現電能的控制；第二，為本線母線系統實現線路保護；第三，本級饋電迴路和控制迴路的斷路器實現保護配合關係。
• 不論是哪種斷路器的造型，都需要知道斷路器以下的參數（張也提到過）：

一、額定電流In和額定電壓Un，這兩個參數與斷路器的運行有關；

二、斷路器的保護參數，分別是I1、I2和I3，I1是斷路器過載保護參數，I2是帶延時功能的短路保護參數，用於保護配合的選擇性，I3是短時瞬時動作的參數；

三、斷路器的短時耐受電流Icw，它是斷路器的熱穩定電流；

四、斷路器的運行短路分斷能力Ics和極限短路分斷能力Icu；

五、斷路器的短路接通能力Icm