微型断路器的选择使用

选择使用微型断路器

[摘要] 微型断路器(MCB)是建筑电气终端配电装置中应用最广泛的终端保护电器。该文根据MCB对于常用的电气参数，应在选择前计算最大短路容量，如塑料外壳断路器和框架断路器；对于不同性质的线路，必须选择不同的保护特性 MCB；MCB50-60的设计和使用Hz用于直流电路的交流电网，应根据制造商提供的磁扣动作电流和电源频率变化系数进行转换；当环境温度大于或小于校准温度值时，必须根据制造商提供的温度和载流能力进行调整MCB额定电流值；设计师应根据制造商提供的匹配表选择上下级MCB。最后指出 MCB选择附件时的注意事项。

关键词 微型断路器

微型断路器(以下简称MCB)是建筑电气终端配电装置中应用最广泛的终端保护电器。 MCB虽然是终端电器。但它量大面广，如果选择不当MCB，损失也很严重。本文基于MCB常用电气参数谈MCB正确选择方法。

McB额定分断能力额定分断能力是保证断路器不受损坏的最大短路电流值。在市场上看到的MCB，根据各厂家提供的相关技术资料和设计手册，一般有4.5kA、6kA、10kA等几种额定分断能力。我们在选用MCB时间，应像选择一样MCCB(塑壳断路器)，ACB(框架断路器)在使用场合计算最大短路容量，然后选择MCB。如果MCB如果额定分断能力小于受保护范围内的短路故障电流，不仅故障线不能断开，而且由于故障MCB由于能力过小，导致分断能力过小MCB爆炸危及人身等电气设备线路的安全运行。

低压配电线路的短路电流与电源截面、敷设方式、短路点与电源距离、配电变压器容量大小、阻抗百分比等电气参数有关。一般工业和民用建筑配电变压器的低压侧电压为0.23//O．4LV，大部分变压器容量为1600kVA低压侧线的短路电流随配电容量的增加而增加。低压馈线端的短路电流不同于不同容量的配变。一般来说，对于民用住宅、小型购物中心和公共建筑，由于当地供电部门的低压电网，供电线路的电缆或架空导线截面较薄，电气设备远离供电，选择4.5kA以上分断能力MCB即可。有专供或10kV变配电站线路电缆平面粗，供电距离短，变配电站用户应选择6kA以上额定分断能力及以上额定分断能力MCB。变配电站(站内使用的照明和电源直接取自低压总母排)

在大容量车间变配电站(供车间用电设备)等供电距离较短的类似场合，必须选择10个kA以上分断能力MCB，还必须对具体设计进行验证。另外，要特别注意三点:

1.随着现代建筑配变容量的增加；大容量母线槽的使用以及电气设备与电源之间的距离缩短，供电线路末端的短路电流也在增加，特别是一些高端办公楼、办公楼、酒店、大型购物中心等公共建筑。MCB，注意设计。

2．MCB有两个产品标准：一是IEC898《家用装置及类似装置断路器》(GBl0963-1999)IEC947-2低压开关设备及控制设备低压断路器。!EC898是非电气专业和无经验人员使用的标准IEC947-2是电气专业人员使用的产品标准。两个标准对MCB额定分割能力指标不同。对于设计师来说，必须根据具体的使用场合和对象进行选择MCB。若按IEC选择947-2的额定分断能力MCB，应安装在供专业人员操作的箱柜中，并由专业人员操作，如各楼层、厂房的照明总配电箱；如果是IEC898来选用MCB，可安装在大会议厅、工厂照明开关箱等非专业人员使用的操作电箱中，这些对象均为普通员工。因此在选用 MCB一定要注意区别，不要混淆。

3.一般来说，MCB在上端子进线、下端子出线状态下测量额定分断能力。在工程中程中遇到特殊情况，要求下端子进线，上端子出线，因故障电流开断时灭弧，MCB额定分断能力必须根据制造商提供的相关降容系数进行转换。现在有厂家制造MCB，上下端子可以进线自由安装，分断能力不受影响。但笔者认为，在必要的情况下，上下进出是合适的。MCB根据保护特性 IEC898，MCB分为人、B、C、D用户选择四个特点：A特性一般用于需要快速、无延迟脱扣的场合，即低峰值电流值(通常是额定电流/n限制短路电流值和总分断时间，可以利用这个特性MCB替代熔断器作为电子元件的过流保护和互感测量电路的保护；B特性一般用于需要快速脱扣和峰值电流不大的场合；与A特性相比，B允许通过峰值电流的特性In一般用于保护白炽灯、电加热器等电阻负载和住宅线路；C特性一般适用于大多数电路，它允许负载通过较高的短时峰值电流MCB不动作，C允许通过的峰值电流为5In一般用于荧光灯、高压气体放电灯、电力配电系统的线路保护；D一般适用于高峰值电流(<10In)开关设备一般用于控制变压器和局部照明变压器在额定电压和频率下的一次线路和电磁阀的保护。

从以上保护特性的分析可以看出，对于不同性质的线路，必须选择合适的线路MCB。如果有气体放电灯，灯启动时浪涌电流较大。如果只根据灯的额定电流选择MCB，开灯的瞬间往往会导致MCB的误脱扣。

瓜的保护特性C898标准明确规定，MCB不能用于保护电机，只能用作配电线路(如电线电缆)的替代熔断器。在这方面，设计师往往容易忽视，在一些厂家的样本和设计材料手册中也存在一些误导性。众所周知，电机在启动瞬间有5-7个In持续时间为10s即使电磁脱扣电流脱扣电流中设置为(5—lO)In，电机启动时可避免浪涌电流；但对于热保护，过载保护的动作值为1.45Jn，也就是说电动机要承受45％以上的过载电流时MCB才能脱扣，这对于只能承受20%过载的电机定子绕组来说，很容易损坏绕组之间的绝缘，对于电线电缆来说是可以承受的。因此，在某些场合确实需要使用MCB保护电机可选ABB公司独特的符合IEC947—2标准中 K特性的MCB，或采用MCB对电机进行过载和短路保护。

McB的使用频率

MCB50的设计和使用~60Hz由于磁脱扣器的电磁力与电源频率和动作电流有关，因此在交流电压下使用MCB磁脱扣器用于保护直流电路或其他电源频率时的动作电流不同。一般应根据制造商提供的磁脱扣动作电流和电源频率变化系数进行转换。当交流用MCB在保护直流电路时，由于灭弧，应选择类似西门子的5SX5直流专用MCB。

McB环境温度的使用

MCB的过载保护依靠热脱扣器，通常，现有MCB热脱扣器的额定电流是制造商根据IEC基准温度为30C条件下，MCB一般推荐工作温度-25C—十55C。当通过的电流达到设定值并保持一定时间时，热脱扣器由双金属片组成MCB脱扣。因此，热脱扣器与温度密切相关。环境温度的变化会导致环境温度的变化MCB工作温度的变化相应地改变了热脱扣器的工作特性。由于MCB通常安装在配电箱内，环境温度不能恒定为30C，实际使用时，终端配电箱内MCB它紧密地安装在一起，大多数情况下都嵌在墙上，导致散热效果差，使配电路内的温升大大上升，因此MCB的实际工作温度总比环境温度高10C~15C左右。因此，当环境温度大于或小于校准温度值时，必须根据相关制造商提供的温度和载流能力进行调整MCB额定电流值。一般来说，当环境温度大于或低于校正值10时C时，MCB，额定电流值必须减小或增加5%左右。

MCB选择性配合前后级

众所周知，在供配电线路中，保护电器必须达到选择性、快速性和灵敏度。快速性和灵敏度分别与保护电器本身的特点和线路运行模式有关，而选择性则与上下级保护电器的配合有关。如果配合得当，可以有选择地切断事故电路，确保供电系统其他无故障部件继续正常运行，否则会影响供电的可靠性。MCB可分为两个区域，一个是过载区的选择性，另一个是短路区的选择性。如图1所示:

MCB热脱扣器的电流-时间特性是反时限曲线 t1'、t2'分别代表QLl、Q最长不开断时间为12，t1"、t2"分别代表QLl、Q最长开断时间为12。对于某个电流，如果断路器QL1的t1’与Q12的 t2"构成的关系是tl"＞t2"，说明过载区有选择性。实践证明，一般MCB在过载区若I1／I>二是在过载区域有选择性。当短路电流通过电磁脱扣系统时，MCB上下之间很难获得选择性。为了防止越级脱扣，一般应该使用QLl瞬时脱扣电流

Im1与Q12瞬时脱扣电流Im比例大于1.4。当短路电流大于7时ml时间，只想Q12开断时，应选择限流断路器作为Q12.这可以降低电流的峰值和持续时间QLl免断开，当然也可以选择延迟断路器作为QLl。短路电流大时，很难保证有选择性，只能获得部分选择性。为了方便设计师选择合适的制造商MCB为了证选择性，设计参考资料中有向用户推荐的匹配表，设计师可根据匹配表选择上下级MCB。

McB的附件选用

MCB有一些电气辅助装置和保护附件MCB本体组装组合，扩大使用范围，其中剩余电流动作保护器(以下简称RCD)、分励脱扣器(简称ST)、欠压脱扣器(简称UR)。RCD与MCB组合在一起可以成为带过电流保护的剩余电流动作断路器(以下简称RCBO)，安装在配电箱装可防止单相接地故障危及人身安全，有效抑制电气火灾。关于RCD工作原理，本文不作赘述，在此特别提出六点注意事项。

1．该RCBO使用于何种低压配电接地型式中不能有半点含糊，因为用于TT、TN、IT的系统中的接线要求都有不同，详见《电世界》1996年“剩余电流保护器讲座”等有关文章。但不管如何干变万化，凡是带电载流导体(个性线也是载流导体)必须全部接入RCD，而保护线PE则绝对不能接入RCD，PE线应与设备的金属外壳连接。笔者认为：为避免许多不必要的误脱扣，RCBO的极数宜与该接入回路的载流导体数相等。

2．RCD的额定脱扣电流入数值应根据 JGJ／T16—92《民用建筑电气设计规范》第14．3．11条进行选择。从安全的角度考虑，RCD的入选择得越小越好，但实际上，任何供电回路的用电设备都有正常的泄漏电流，如果RCD的比小于正常的泄漏电流或者该回路的正常泄漏电流大于50％In,则供电回路无法正常运行，故从供电的可靠性来考虑，In选择得不能太小，它主要受到正常泄漏电流的制约。

3．RCD的上下级配合问题。一般来说，RCD的额定剩余不动作电流In0(根据IEC有关的标准)等于In的50%。如果干线和支线上的RCD动作电流值很接近，就有可能使几个支线的不动作电流 In0之和大于干线上的RCD的In，使干线上的 RCD误动，两者之间就失去了选择性。通常，上下两级RCD额定动作电流之比应大于2．5，当然，RCD的选择性也可根据动作时间的差异来达到。一般对终端配电箱来说电源总断路器处的RCD主要为防止电气火灾，可选用In＝100—300mA、时间t＝0．3s左右的产品，如梅兰日兰的vigiS型产品。支线上的RCD

主要为防止人身电击，可选用In＝6—30mA(视具体使用场合)、瞬动型产品，如梅兰日兰vigi型产品。

4．对于TT系统，装有RCD的支路与不装RCD

的支路不应使用公共接地极。TT制接地系统因中性点接地与凹线接地分开，个性线N与PE线无连接，供电线路一般较长，相—地回路阻抗较大，发生单相接地故障时，线路保护装置不能可靠地切断电源，容易造成电击和火灾事故，因此这种系统中装设RCD作单相接地保护是有效的措施之一。但个别装RCD的分支回路必须有单独的接地极与PE线，否则当未装RCD的回路发生漏电时，会通过PE线傅u装有RcD的设备外壳上，但RCD不动作；而造成电击事故。因此，必须有独立的接地板与PE线专供有RCD的分支回路用，它们之间不能有电气连接。

5．目前在我国生产的RCD有两种形式，一种为电磁式(ELM)，另一种为电子式(ELE)。对于ELE，笔者认为要慎用，ELE在工作时要有一稳定的操作电压。现市场上的一般EIE均无独立的操作电源，该操作电源均由 RCD所控制的电源供电，而在发生故障时，往往电网电压偏低或过高，导致ELE不能正常工作。因此，设计人员应对装设ELE的RCD处发生事故时的电源电压进行验算，如果不符合产品的规定值，应考虑采取补救措施或选用 ELM的RCD。 ELM的RCD进出线可以倒装，而ELE的 RCD进出线不可倒装。

6．对于一些特殊场合和一些特殊用途的电源，如化工、石油、各类保安电源、事故照明、消防设备电源、医院手术室供抢救用电源等，不应安装RCD，若有必要可酌情安装剩余电流报警装置。着重提一下，RCD不是防止电击事故的唯一措施，只是措施之一，某些场合还应当与总等电位或局部等电位联结等其它措施相结合使用。

MCB的附件UR是当电源电压下降到70％以下时，使MCB脱扣；当电源末恢复正常时，防止MCB重新接通。既可防止一些电气设备在低电压下运行而损坏设备，也可防止电源突然恢复正常时，线路上的电动机等大容量负荷在没有接到控制信号下自行起动，从而提高了线路的安全性。但对于一些特殊要求的场合和一般照明回路则不宜安装UR装置。分励脱扣装置ST是一种能远距离控制MCB脱扣的装置。

 

上述两种脱扣装置都是电压型线圈，都能使MCB达到脱扣的目的，但两者是有区别的。 UR是按长时间通电设计的，而ST是按瞬间通电设计的，这一点往往在选用时被疏忽，误把ST当作UR使用，导致ST的烧毁。如果UR当作ST使用，理论上是可行的，但实际上是不经济的。因为 UR是24h接入线路中的，终究要消耗一定的电功率，并且发出一定的热量。如果要使UR兼有失压和分励脱扣作用，则在控制回路中应接人一常闭按钮，如图2所示，这点请务必注意。