大中型医院20V系统低压断路器保护定值的计算与整定Word下载.docx

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2.1万能式断路器

这种低压断路器的额定电流较大，一般在630A以上，用于10/0.4KV变压器的低压测出线总开关、低压母线分段开关、大容量馈电回路开关及大容量电动机的保护回路。

这种低压断路器大多属于选择型，保护性能包括瞬时过流脱扣器、短路短延时过流脱扣器和长延时过流脱扣器。

例如：

西门子公司生产的WLⅡ2500S型万能式断路器，其保护参数：

额定电流（也是长延时过流脱扣器额定电流）In=2500A；

长延时过流脱扣器整定值IR=（0.4～1.0）In，延长时间整定值tR调整范围2～30s（当6倍IR时）；

短路短延时过流脱扣器整定值Isd=（1.25～12）In,延时时间整定值tsd调整范围0.1～0.4s（当12倍In时）；

瞬时过流脱扣器整定值I1=（1.5～12）In。

公式中括号内是各自的整定范围倍数。

2.2塑料外壳式断路器

这种断路器大多属于非选择型，从保护性能的完备性来说，主要有以下几种，各用于系统中的不同部位。

2.2.1长延时脱扣器、瞬时脱扣器及剩余电流工作保护值均可调整的断路器

一般用于照明、插座供电回路的总进线开关。

常见的有两种不同的参数设置形式：

（1）长延时脱扣器、瞬时脱扣器独立调整的低压断路器：

如施奈德公司生产的NS200N型断路器，其保护参数：

额定电流In=200A；

长延时过流脱扣器整定值IR=（0.8～1.0）×

200A；

瞬时过流脱扣器整定值Im=（5～10）×

剩余电流动作保护的额定漏电动作电流I△n调节范围0.03～10A，延时时间整定值△t调整范围0～310ms。

（2）长延时脱扣器和瞬时/短延时脱扣器关联调整的低压断路器：

如施奈德公司生产的NS400N型断路器，其保护参数：

额定电流In=400A；

长延时过流脱扣器整定值I0=（0.5～1.0）×

400A；

短延时/瞬时过流脱扣器的基值Ir=（0.8～1.0）×

I0；

短延时/瞬时过流脱扣器的整定值Isd=（2～10）Ir；

剩余电流动作保护的额定漏电动作电流I△n调节范围0.3～30A，△t调整范围0～310ms。

其中短延时/瞬时过流功能是在故障电流稍小时为短延时，当故障电流增大到一定的倍数时就成为瞬时。

这种断路器的调整方法：

先确定I0，在确定Ir，最后确定Isd。

2.2.2长延时脱扣器、瞬时脱扣动作值均可调整的低压断路器

一般用于单台电动机的保护回路。

如GE公司生产的NEN250，其框架额定电流Ith=250A，其中一个品种的长延时整定值In为160～200A可调，瞬时整定值Im为1000～2000A可调。

2.2.3仅长延时脱扣器动作值可调整的低压断路器

一般用于照明回路或单台电动机回路。

如GE公司生产的NDV16060A，其保护参数：

长延时过流脱扣器In=63A，其整定范围0.8～1.0倍；

瞬时过流脱扣器动作值Im=630A,不可调整。

2.2.4长延时脱扣器、瞬时脱扣器均不可调整的低压断路器

一般额定电流较小，在几十安以下，用于照明支路。

如GE公司生产的G61C16，其保护参数：

长延时过流脱扣器16A，不可调；

瞬时过流脱扣器160A，不可调。

2.2.5长延时、瞬时脱扣器均不可调整且带不可调剩余电流动作保护的低压断路器

一般用于插座回路。

如GE公司生产的DM60C16，其保护参数：

瞬时过流脱扣器160A，不可调；

剩余电流动作保护30mA，不可调。

3.低压断路器保护定值计算

保护定值的计算。

必须根据它们在供电系统中所处的位置，负荷的性质（照明、动力或综合）及负荷的参数（电动机的起动方式和起动电流倍数、照明灯具的种类等），并结合具体低压断路器的参数设置情况，按不同的公式进行计算。

现以图1为例，介绍各种断路器保护定值的整定计算。

3.1变压器低压测总出线短路器QF1

某医院由2台10/0.4KV、1250KVA变压器供电，其中1号主变压器计算负荷Pj=904KW，cosφ=0.9，计算电流Il=1526A所带单台电动机最大容量是1号冷冻机204KW，Y/△起动。

长延时过流脱扣器的整定：

Izdl≥KzdlIB

（1）

式中：

Kzdl——长延时过流脱扣器可靠系数，考虑到低压断路器的动作电流误差，可取1.1。

IB——变压器低压侧（线路）的计算电流。

则Izdl≥1.1×

1526=1678A，但整定值不应小于变压器的额定电流1804A，因此Izdl=1875A。

QF1选西门子公司的WLⅡ2500S,In=2500A,则1875/2500=0.75，长延时过流脱扣器整定倍率可取0.8倍（即2000A）,延时时间整定值可取10s。

短路短延时过流脱扣器的整定，应躲过短时间出现的负荷尖峰电流：

Izd2≥Kzd2[Iqm1+IB（n-1）]

（2）

Kzd2——低压断路器短路短延时脱扣器可靠系数，取1.2

Iqm1——线路中最大一台电动机的起动电流

IB（n-1）——除起动电流最大的一台电动机以外的线路计算负荷电流

冷冻机204KW、Y/△起动、起动电流IgM1=1/3×

7×

408=952（A）,Izd2≥1.2×

[952+（1526-408）]=2484（A）,则2484/2500=0.994，短路短延时过流脱扣器整定倍率2.5倍（即6250A），延时时间整定取值0.4s。

瞬时过流脱扣器的整定：

Izd3≥Kzd3[Igm1’+IB（n-1）]（3）

Kzd3——低压断路器瞬时过流脱扣器可靠系数，考虑电动机起动电流误差和断路器瞬动电流误差，取1.2

Igm1’——线路中最大一台电动机全起动电流，它包括了周期分量和非周期分量，其值为电动机起动电流Igm1的2倍

IB（n-1）——除起动电流最大的一台电动机以外的线路计算电流

则Igm1’=2×

952=1904（A）。

Izd3≥1.2×

[1904+（1526-408）]=3626.4（A）。

整定倍率3626.4/2500=1.45。

因为有短路短延时过流脱扣器作选择性保护，瞬时过流脱扣器整定值可以取得较高，这里取4倍（即10000A）。

对于供电距离较短的变压器，因运行可靠性较高，在有短路短延时过流脱扣器情况下，可以将瞬时过流脱扣器解除。

对于大、中型医院的变压器，因供电范围广，线路最长可达上百米，为了及时切断故障，最好还是设置瞬时过流脱扣器。

3.2低压母线分段断路器QF2

QF2为西门子公司的WLⅠ1600S，In=1600A。

母线分段开关整定原则与变压器侧进线开关基本一致，因此长延时过流脱扣器整定取值1875A，1875/1600=1.2，整定倍率可取1倍（即1600A），延时时间整定值7s。

短路短延时过流脱扣器整定值1484A，2484/1600=1.55,可取2倍（即3200A），延时时间整定取0.3s。

瞬时过流脱扣器动作值3626.4A，3626.4/1600=2.27，可取3倍。

3.3给一组电动机供电的低压断路器QF3、QF4

在变配电所内给一组冷冻泵、冷却循环水泵供电的断路器QF3，是西门子公司的WLⅠ1000S，In=1000A。

长延时过流脱扣器整定值可调范围IR=（0.4～1）In,延时时间10s（当6倍IR时）。

短路短延时过流脱扣器动作值Isd=（1.25～12）In,动作时间可调范围0.02～0.4s。

瞬时过流脱扣器动作值Ii不可调整，Ii≥20In。

该回路计算功率Pj=378KW，计算电流Ij=718A，cosφ=0.8。

本组电动机中最大一台电动机是1号冷冻水泵75KW，直接起动。

长延时过流脱扣器的整定按式

（1）：

Izd1≥1.1×

718=798.8A，798.8/1000=0.8。

长延时过流脱扣器整定倍率取0.8倍（即800A），延时时间整定值取5s。

短路短延时过流脱扣器的整定按式

（2）：

Igm1=7×

150=1050（A）；

Izd2≥1.2×

[1050+（718-150）]=1941.6（A），1941.6/1000=1.9。

短路短延时过流脱扣器整定倍率取2倍（即2000A），延时时间整定值取0.2s。

在冷冻机房内给这一组电动机供电的QF4，使用GE公司的万能式断路器MPA31W10，In=1000A，其整定可参照QF3的整定。

该断路器是智能式，数字调节。

长延时过流脱扣器整定值仍取800A，延时时间整定值4s。

瞬时过流脱扣器的整定按式（3）：

[2×

1050+（718-150）]=3201.6（A）。

瞬时过流脱扣器整定值可取3200A。

3.4给单台电动机供电的低压断路器QF5

给75KW冷却循环水泵供电的QF5，是GE公司生产的NEN250，即本文2.2.2介绍的断路器。

单台电动机断路器的长延时过流脱扣器按以下公式整定：

Izd1≥IB（4）

IB——电动机的额定电流

则Izd1≥150A。

单台电动机瞬时过流脱扣器的整定按以下公式：

Izd2≥KZd2IgM（5）

KZd2——瞬时过流脱扣器的可靠系数，取2～2.5

IgM——电动机的起动电流

则Izd2≥（2～2.5）×

150=（2100～2625）（A）。

因此，长延时过流脱扣器整定为160A，瞬时过流脱扣器整定为2000A，但因断路器最大只能整定到2000A，故整定值就确定为2000A，这样并不会影响电动机的起动。

在一些电气设计人员中流传着一种说法，认为不管什么情况，断路器的瞬时过流脱扣器整定值一定是长延时过流脱扣器整定值的10倍。

其实10倍的说法仅限于单台电动机直接启动的特定情况，其来源就是式（5）。

“10”倍的说法并不适用于其他场合（如变压器低压侧总出线、低压母线分段、成组电动机组等）或其他性质的负荷（如照明、综合等）。

上世纪七八十年代，式（5）中Kzd2取1.7～2。

当时电动机多数是直接起动，起动电源是额定电流的5～7倍，因此Izd2/IB平均可取10倍。

这与当时电动机以直接起动为主，断路器主流产品是国产的（如DZ10系列），瞬动倍数很难调整有关。

当时的《电力工程设计手册》就规定：

对单台电动机而言，断路器的瞬时过流脱扣器整定值选择为长延时过流脱扣器整定值（也即电动机额定电流）的10倍。

当时用于单台电动机保护的断路器也按照瞬动整定值是长延时整定值的10倍来制造，不能调整。

如果电动机不是直接起动，而是自耦降压起动、Y/△起动、软起动乃至变频调速，就要根据实际的起动电流，按式（5）计算瞬时过流脱扣器的整定电流，在这种情况下，瞬时过流脱扣器整定值不是长延时脱扣器整定值的10倍。

3.5照明和医技动力系统断路器保护定值的整定计算

3.5.1变配电所内出线总断路器QF6

QF6是一般照明干线馈电总断路器，使用西门子公司生产的WLⅠ1000S。

该回路计算负荷587KW，功率因数0.9，计算电流991A。

用于照明负荷回路的断路器整定值按下式计算：

Izd1≥KZd1IB（6）

Izd3≥KZd3IB（7）

IB——回路的计算电流

KZd1、KZd3——可靠系数，根据照明灯具性质分别取值，详见表1

表1照明灯具的可靠系数

低压断路器种类

白炽灯、卤钨灯

荧光灯

高压灯

高压钠灯、金属卤化物灯

带热脱扣器（KZd1）

1.0

1.1

带瞬动脱扣器（KZd3）

10～12

4～7

长延时过流脱扣器整定值取1000A，即整定倍率为1，延时时间整定值5s。

断路器带有短路短延时过流脱扣器，整定值可取2000A，即整定倍率为2，延时时间为0.2s。

瞬时过流脱扣器整定值Ii≥20In,不可调。

3.5.2楼层槽形母线插接箱断路器QF7

各楼层槽形母线插接箱断路器为ABB公司产品，有一种系列为S3N，其中一种长延时过流脱扣器Ith（40℃）额定值400A，调节范围为最大（MAX）400A,最小（MIN）280A；

瞬时过流脱扣器Im为4000A不可调。

考虑到后级还有楼层总箱的总进线断路器，将QF7长延时过流脱扣器调节至最大400A。

3.5.3各楼层总箱内总进线断路器QF8

QF8是2.2.1中介绍的NS400N。

本层总箱计算负荷122.5KW，计算电流245A。

长延时过流脱扣器整定值按式（6）计算：

Izd1≥1×

245=245（A），245/400=0.61，整定倍率取0.63，整定电流I0=0.63×

400=252（A）。

瞬时过流脱扣器整定值按式（7）计算：

Izd3≥（4～7）×

245=980～1715（A）。

取Ir=0.9×

I0=0.9×

252=226.8（A），则Kzd=980/226.8～1715/226.8=4.32～7.56。

取整定倍率为5，实际整定电流Isd=5×

226.8=1134（A）。

RCD的整定，考虑到一般RCD按二级设置：

在楼层各用电终端配电箱插座支路设置I△n=30mA的RCD，楼层总箱内总进线断路器带有RCD功能，起主要作用是防电气火灾，为保证其选择性，漏电动作电流整定值及动作时限应留有裕度。

QF8的RCD功能设置为：

漏电动作电流整定值0.5A；

延时时间整定值310ms。

3.5.4楼层总箱内出线断路器QF9

出线断路器脱扣器保护定值计算，也是根据所带的计算电流按式（6）（7）计算。

在负荷较小时，因所选择的断路器额定电流较小，其瞬时过流脱扣器是不可调的，只需计算长延时过流脱扣器整定值。

QF9是本文2.2.3介绍的NDV16063A，所带计算电流Ij=32A，则长延时过流脱扣器整定值按式（6）计算：

Izd１≥１×

32=32（A）。

选整定倍率0.8，实际整定电流0.8×

63=50.4（A）。

瞬时过流脱扣器整定电流为630A，不可调。

3.5.5楼层各分箱支路断路器QF10、QF11

有各分箱分别引出一般照明、应急照明、医技动力及插座支路。

照明支路QF10使用本文2.2.4介绍的单相微型塑壳断路器G61C16；

插座支路QF11使用本文2.2.5介绍的带剩余电流动作保护的单相微型塑壳断路器DM60C16。

这些断路器保护参数不能调整，在设计阶段正确选用即可。

４.整定中的几个注意点

（1）鉴于电力系统归算至变配电所１０KV侧短路容量数据不容易获得，220/380V供电系统相关点的短路电流可根据变压器容量计算（相当假设高压侧为无限大系统，这样各点短路电流比实际值略大）。

大、中型医院变压器容量选择的都比较大，母线槽及电缆的导体截面也选择的比较大，致使220/380V系统中各点的短路电流一般较大，低压断路器各类脱扣器的灵敏度一般均符合要求。

（2）低压断路器保护定值的调整，只需在现场用微型螺丝刀将长延时脱扣器的调节旋钮调整到相应的整定倍率（或整定电流），将长延时时间、短路短延时时间调节旋钮调整到相应的整定时间即可。

RCD功能的漏电动作电流及动作时间调节旋钮也同样调整。

调整应在停电（最少是在空载）情况下进行。

对于数字调整式低压断路器，则应在通电并空载情况下根据产品说明书调出相应的显示界面和参数，再用增减键进行调整。

（3）低压断路器保护定值确定后，还应当用升流器产生大电流通入低压断路器进行试验，验证脱扣器整定电流的调整位置、整定时间的准确性及动作的可靠性。

考虑到能产生数千安以上电流的升流器非常笨重，搬运不便，且可调的过流脱扣器都是电子式的，精度较高，可不必进行通电流调试。

唯剩余电流动作保护性能，测试设备比较轻便，应进行漏电动作电流整定值和延时时间整定值的测试。

参考文献

中国航空工业规划设计研究院　　工业与民用配电设计手册[M].3版