低压熔断器和断路器在工业配电的比较和应用

低压熔断器和断路器在工业配电的比较和应用

杨乐乐

（西安正和电力设计有限公司，陕西 西安，710018）

摘要：熔断器和断路器作为低压配电系统中重要的的保护电器，其各级之间能协调配合是保证配电系统平稳可靠运行具有重要意义。在工业配电中，是选择熔断器还是低压断路器，以及如何实现级差配合，就成了电气人员必须考虑的问题。本文将主要从保护电器的保护原理、特点、级差配合的等方面对于对于低压断路器与熔断器的选择与配合方面进行了探讨。

关键词：熔断器；断路器；级差配合；电缆热稳定；保护距离

1 常用低压保护电器

1.1熔断器

工业配电中常用的低压熔断器有gG熔断器、aM熔断器。

（1）gG熔断器又称一般用途全范围保护熔断器，该熔断器具有过载保护和短路保护功能，因此广泛应用于线路保护和控制回路保护中。

（2）aM熔断器又称电动机局部范围保护熔断器，该熔断器仅具有短路保护功能。因其保证保护电器可靠动作的电流（即I2）与gG熔断器不同，在选择与电动机额定电流相匹配的溶体额定电流下，aM熔断器可以承受电动机起动电流而不发生熔断，对于同一功率电机来说，选gG型比aM型熔断器熔断体额定电流要小不少，因此主要应用于电动机保护中。

1.2断路器

（1）非选择型断路器。该断路器通常都配有两段保护即长延时、短路瞬时保护，可通过加装欠压、RCD等附件实现多种保护功能。按其功能和用途不同主要分为五种：MF（带不可调磁门限值的单磁脱扣器）、MA（带可调磁门限值的单磁脱扣器）、TMF（带不可调热磁门限值的热磁脱扣器）、TMD（带可调热磁门限值和不可调磁门限值的热磁脱扣器）、TMA（带可调热磁门限值的热磁脱扣器）。

（2）选择型断路器。该断路器通常都具有三段或四段保护功能，即长延时、短路短延时、短路瞬时、接地故障保护，也可通过加装欠压等附件实现多种保护功能。

2级差配合

2.1熔断器之间的级差配合

熔断器安秒特性曲线是一条条反时限曲线，任一相邻两级溶体额定电流在同一预期短路电流下，熔体熔断时间都存在一定的时间差，因此熔断器从其保护原理上就决定了其具备极好的选择性。按照IEC标准规定，上下级熔断器溶体额定电流之比大于1.6:1，视为上下级能有选择的切断故障电流。

2.2断路器与断路器级差配合

（1）非选择型断路器间的级差配合。从非选择型断路器的安秒特性曲线（见图2）可看出，当故障电流超过断路器额定电流一定倍数时，断路器会动作。因此在短路保护方面，断路器并不像熔断器具有良好的选择性。如当故障电流同时超过上下级断路器短路电流保护设定值时，上下级断路器很可能同时动作；当故障电流介于上下级断路器短路电流保护设定值之间时，上级不动作，下级动作。因此，非选择型断路器之间只在一定短路故障电流范围内才具有选择性，在故障电流的全范围内，上下级断路器视为不具备选择性。虽然目前市场上也存在当上下级断路器额定电流差固定倍数时，能实现上下级有选择性切断故障电流的产品，但鉴于应用场合不多，因此不是此文重点探讨的范围。

（2）非选择型与选择性断路器间的级差配合。从选择性断路器的安秒特性曲线（见图3）可看出，其较非选择型断路器多了短延时的I段曲线。当故障电流同时达到上下级断路器保护定值时，由于配有短延时的上级断路器需要一定延时才会动作，而下级断路器则会瞬间动作，保证上下级之间能够有选择的切断故障电流。非选择型与选择性断路器之间要实现可靠的级差配合，需要根据配电系统短路电流计算结果合理整定选择性断路器保护定值。保护定值需满足上级断路器短延时保护整定值大于等于下级瞬时保护电流设定值的1.2倍，且上下级动作时间差不宜小于0.15s（一般取0.2s）。

图1 非选择型断路器的安秒特性曲线         图2 选择型断路器的安秒特性曲线

（3）选择型断路器间的级差配合。上下级均为选择型断路器是，因都有短延时保护，所以上下级之间能够有选择的切断故障电流。要实现上下级要实现可靠的级差配合，需要根据配电系统短路电流计算结果合理整定断路器保护定值。保护定值需要满足上级断路器短延时保护整定值大于等于下级瞬时保护电流整定值的1.2倍，上级断路器短延时保护整定值大于等于下级短延时保护整定值的1.2倍，且短延时保护上下级动作时间差不宜小于0.15s（一般取0.2s）。

3 熔断器与断路器比较

3.1分断能力

低压配电中常用的有填料管式刀型和圆筒形帽熔断器分断能力一般在50kA至120kA，断路器分断能力可做到70kA以上，但提高分断能力所付出的成本相较熔断器更高。

3.2保护与选择性

在长延时保护方面，断路器优于熔断器，主要体现保证保护电器可靠动作的电流（即I2≤1.45Iz）上，因此断路器设计选型相对简单。在短路保护方面，熔断器优于断路器，这主要表现在熔断器选择性好，设计选型相对简单。虽然断路器也能实现选择性，但通常须选用选择性断路器，且保护定值需要通过短路计算结果合理整定，否则也达不到保护的选择性。在缺相保护方面，断路器优于熔断器。当熔断器发生一相熔断或系统缺相时，对三相电动机将造成缺相运行的不良后果，虽然也可使用带发出报警信号的熔断器进行弥补，但不如配有欠压保护断路器结构简单、实用性好。

3.3电缆热稳定与保护距离

熔断器的限流作用优于断路器，这使得熔断器比断路器的允通能量更小（即I2t值），因此使用相同额定电流的熔断器和断路器时，使用熔断器作为短路保护的电缆的热稳定更容易满足要求。如同一电动机回路，使用aM熔断器比使用TMD断路器做短路保护的电缆保护距离大。

3.4适用性

熔断器一般只能在TN系统中使用，功能相对单一，而断路器通过加装RCD保护器也可在IT、TT系统中使用。断路器可以通过加装各种附件实现不同保护功能，使其能适用不同的系统和防护要求，因此在工业及民用建筑配电中被广泛采用。

3.5经济性

从经济性方面来看，断路器与熔断器各有优势。熔断器几乎是免维护的，虽然熔断器故障熔断后必须更换熔断体，但更换成本较低。断路器断开故障后，可以手动复位，不必更换元件，但切断大短路电流后需要检修或者更换，更换成本相对较高。

4 结语

熔断器和断路器作为工业配电中使用最为广泛的保护电器，各自有着不同的特点和优势，在工业低压配电应用中，应当根据系统类别和防护要求，结合对于保护元件的优劣势，科学的选择熔断器和断路器，才能减少运行维护难度和节省投资，提升配电网的供电质量和故障保护能力。

参考文献

[1]任元会.低压熔断器和断路器的比较及应用[J].电气工程应用,2004(1):1-2.

[2]汪春生.低压断路器与熔断器如何选择[J].电力设备,2017(6):1-2.