摘要：本文主要介绍配电终端微型断路器的选择，并根据不同的配电回路选择不同的附件。通过对断路器的整定计算，灵敏度及分断能力校验判断所选断路器是否合理。
一、引言
断路器有高压、低压之分，一般把用于交流额定电压在1200V及以下，直流额定电压在1500V及以下的断路器称为低压断路器。低压断路器，从它的结构、用途、所具有的功能来分，可分为万能式断路器(又称框架式，ACB，Air Circuit Breaker)、塑壳断路器(MCCB，Molded Case Circuit Breaker)、微型断路器(MCB，Miniature Circuit Breaker)。微型断路器一般单极厚度为18mm，其特点是小尺寸下有较大的分断能力。微型断路器由脱扣器、机构、触头系统和灭弧室等几部分组成。微型断路器一般具有短路保护和热保护两种功能，短路保护由电磁瞬动脱扣器完成，主要是螺管式冲击电磁铁。微型断路器的短路保护工作原理大都采用限流分断技术，限流分断原理的实质是利用短路故障电流的作用，使触头快速分断，触头间的电弧电压迅速增长，以此而限制短路电流;热保护采用双金属片，额定电流5A以上都采用直接加热，5A以下采用复式加热。[1]
二、微型断路器选择
2.1微型断路器选择的一般条件及注意事项
(1)型号选择。按不同用途选用不同的断路器，断路器一般分为配电用、照明用、保护电动机用、可控硅保护用以及漏电保护用等。
(2)极数选择。根据安装环境条件的不同、保护对象的相数选择四极、三极、二极、单极断路器。
(3)断路器额定电流的选择。“断路器额定电流”，通常是指“断路器壳架等级额定电流”而不是“脱扣器额定电流”。 “断路器壳架等级额定电流”是标明断路器的框架通流能力的参数，主要由主触头的通流能力决定，它也决定了所能安装的脱扣器的最大额定电流值。
(4)低压断路器的额定电压≥线路的额定电压。
(5)低压断路器脱扣器额定电流≥线路计算电流。
(6)有些低压断路器的脱扣器额定电流对环境温度的变化特别敏感，选用时需要注意使用环境的气象条件。[2]
2.2各种保护用断路器的选择
1、照明回路
室内照明回路常为是电阻性负载，可选用一般微型断路器。
(1)断路器整定计算
长延时和瞬时过电流脱扣器整定电流分别为 ：
Iset1≥Krel1Ic
Iset3≥Krel3Ic
式中Iset1、Iset3：断路器长延时、瞬时过电流脱扣器整定电流;
Krel1、Krel3：断路器长延时、瞬时过电流脱扣器可靠系数，取决于电光源起动特性和低压断路器特性，其值见表1;
Ic：线路计算电流。
表1 照明线路保护断路器的长延时和瞬时过电流脱扣器可靠系数
(2)灵敏度校验
如果采用断路器可靠切断接地故障电路，则应满足下式要求：
Idmin/Iset1≥Krel
式中Idmin：被保护线路末端最小短路电流;
Krel：脱扣器动作可靠系数，取1.3
如果线路较长，单相短路电流较小，不能满足上述要求，可以采用剩余电流保护器作接地故障保护。
(3)分断能力校验
断路器的额定运行短路分断能力应不小于保护线路最大短路电流的有效值。
2、电动机回路
电动机回路可选择电动机保护型断路器，也可选用一般配电保护型断路器。电动机保护型断路器它有过载保护，短路瞬时动作保护。一般配电保护型断路器作电动机短路保护，线路过载保护则采用热继电器。为了避免电动机启动时断路器动作，电动机可采用Y-△启动或降压启动。
(1)长延时过电流脱扣器作电动机过载保护时的整定值Iset1应接近但不小于电动机的额定电流，且在7.2倍整定电流下的动作时间应大于电动机的启动时间。且相应的瞬时脱扣器整定电流应为电动机启动电流的2～2.5倍，否则应另装过载保护器，而不得随意加大长延时脱扣器的整定电流。
(2)瞬时过电流脱扣器动作值Iset3的整定
Iset3≥(2～2.5)Iqd
式中(2～2.5)是考虑了电动机启动电流中的非周期分量及低压断路器动作电流误差的可靠系数。Iqd为电动机的启动电流。
(3)灵敏度校验
Idmin/Iset3≥Krel
式中Idmin为电动机接线端单相或双相(中性点不接地系统)短路电流最小值，Krel为低压断路器灵敏系数，单相取1.5～2，防爆场所取2，两相短路取2。
(4)分断能力校验
分断能力校验与照明回路断路器相同。
3、保护配电线路用断路器
(1)长延时过电流脱扣器动作值Iset1的整定
Iset1≥Ic
Iset1≤Iz
式中Ic：线路负荷计算电流;
Iz：导体的允许持续载流量;
(2)瞬时过电流脱扣器动作值Iset3的整定
Iset3不仅要躲开线路的最大尖峰电流Icmax，而且按动作电流配合还要大于下一级低压断路器瞬时动作电流 ， 即满足下列二式：
Iset3≥1.3Icmax=1.3×(K·Iqd1+Ic(n-1))
式中1.3为考虑了电动机启动电流误差、负荷计算误差及低压断路器动作电流误差的可靠系数;K取1.7～2;Iqd1为最大一台电动机的启动电流;Ic(n-1)为除启动电流最大的一台电动机外的线路计算电流。
Iset3≥1.2 式中1.2为考虑低压断路器电流误差的可靠系数。
(3)灵敏系数校验
Idmin/ Iset3≥Krel
式中Idmin为本级低压断路器所保护的配电线路中发生单相或两相(中性点不接地系统)短路时的最小短路电流，当为电缆馈电线路时，其短路点按下列二条确定：
① 单根电缆时为线路末端。
② 多根电缆并联馈电时，在某根电缆中间的某处发生故障的可能性最大，其短路点按图1确定。
式中Ld为短路点距保护开关Zk1的距离;L为电缆的长度;n为并联电缆根数。微型断路器灵敏系数Krel的取值与电动机用断路器相同。
(5)分断能力校验
分断能力校验与照明回路相同。[3]
2.3微型断路器的选择性配合
微型断路器一般为非选择性断路器。在配电终端上级断路器和下级断路器均为非选择性断路器，这种配合仅有部分选择性，但由于价格便宜在一些非重要场合使用非常广泛。在实际使用中为尽可能的保证选择性，一般可按下述原则选定：
(1)上一级断路器长延时脱扣器整定电流I1set1应大于或等于下一级断路器长延时脱扣器整定电流I2set1的2倍。即：I1set1≥2I2set1;
(2)上一级断路器瞬时脱扣器的整定电流I1set3应大于或等于下一级断路器瞬时脱扣器的整定电流I2set3的1.4倍。即：I1set3≥1.4I2set3;[4]
微型断路器上下级之间的选择性配合也可按表2进行。
2.4四极断路器的选择
对于四极断路器的选择要慎重，四级断路器的N极设计成先合后分，但是当N 极动、静触头接触不良或后合，形成实际上的N线断线，将使其他三相线与断线后的N线相电压发生升高或降低的变化，造成某些设备被烧毁。
对于下列情况，有必要选用四极断路器：
(1)有双电源切换要求的系统必须选用四极断路器，以满足整个系统的维护、测试和检修时的隔离需要;
(2)住宅每户单相总开关应选用带N极的二极开关(可用四极断路器);
(3)剩余电流动作保护器(漏电开关)，必须保证所保护的回路中的一切带电导线断开，因此，对具有剩余电流动作保护要求的回路，均应选用带N极(如四极)的漏电断路器。
2.5剩余电流保护附件的选择
在低压电网中防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏可选择带有剩余电流保护附件的断路器。按动作方式分为电磁式剩余电流保护器和电子式剩余电流保护器。电磁式剩余电流保护器为零序电流互感器的二次回路输出电压不经任何放大，直接激励剩余电流脱扣器，其动作功能与线路电压无关。电子式剩余电流保护器为零序电流互感器的二次回路和脱扣器之间接入一个电子放大线路，互感器二次回路的输出电压经过电子线路放大后再激励剩余电流脱扣器，其动作功能与线路电压有关。
正确合理地选择漏电保护器的额定漏电动作电流非常重要：一方面在发生触电或泄漏电流超过允许值时，漏电保护器可有选择地动作;另一方面，漏电保护器在正常泄漏电流作用下不应动作，防止供电中断而造成不必要的经济损失。
漏电保护器的额定漏电动作电流应满足以下三个条件：
1)为了保证人身安全，额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值，国际上公认30mA为人体安全电流值;
2)为了保证电网可靠运行,额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流;
3)为了保证多级保护的选择性,下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流。
三、工程实例
本文以某中心化验室动力配电箱AP1为例对微型断路器的选择进行说明。下图2为动力配电箱AP1系统图。本配电箱出线回路数较多，仅以较典型的第1、5回路及配电箱总进线回路为例进行介绍。
(1)第一回路断路器的选择
根据计算电流初步选定断路器为C65H-D20/2P。
① 瞬时动作值整定校验
瞬时动作值的整定：Sset3≥2Iqd=2×7×9.94=139.16A。选用的为D型曲线断路器，瞬时动作范围为额定电流的10-14倍。Sset3的最小值为200A。瞬时动作整定值满足要求。
② 灵敏系数校验
空调的最小短路电流Idmin=649A
Idmin/Sset3=649/(20×14)=2.32
断路器灵敏系数满足要求。
③分断能力校验
配电箱入口处最大短路电流为2181A，低压断路器的额定运行短路分断能力Ics=10kA。因此断路器的分断能力满足要求。
(2)第五回路断路器的选择
根据计算电流初步选定断路器为C65H-D6/3P。
①瞬时动作值整定校验
瞬时动作值的整定：Iset3≥2Iqd=2×(7×0.08)=1.12A。选用D型曲线断路器，瞬时动作范围为额定电流的10-14倍。Iset3的最小值为60A。瞬时动作整定值满足要求。
②灵敏系数校验
风机(F-5)的最小短路电流Ikmin=422.81A
Idmin/Iset3=422.81/(6×14)=5.03
断路器灵敏系数满足要求。
③分断能力校验
配电箱入口处最大短路电流为2181A，低压断路器的额定运行短路分断能力Ics=10kA。因此断路器的分断能力满足要求。
(3)配电箱总断路器的选择
根据计算电流初步选定断路器为C65H-D40/3P。
①瞬时动作值整定校验
瞬时动作值的整定：Iset3≥1.3Icmax=1.3×(2×7×9.94+19.55)=206.32A。选用D型曲线断路器，瞬时动作范围为额定电流的10-14倍。Iset3的最小值为320A大于瞬时动作整定值。瞬时动作整定值满足要求。
②灵敏系数校验
配电箱出口处的最小短路电流Idmin=711.71A
Idmin/Iset3=711.71/(32×14)=1.6
断路器灵敏系数满足要求。
③分断能力校验
配电箱入口处最大短路电流为2181A，低压断路器的额定运行短路分断能力Ics=10kA。因此断路器的分断能力满足要求。
(4)断路器的选择性配合
配电箱中下级断路器脱扣器额定电流最大为20A,上级断路器脱扣器额定电流为32A。根据表2断路器的选择性符合要求。
四、结束语
本文主要介绍了微型断路器及其附件的选择。通过对脱扣器的整定计算、灵敏系数校验及分断能力校验判断所选断路器是否满足要求。总结出合理选用断路器的方法，保障终端设备的安全运行。
参考文献：
[1] 潘锋，小型断路器分断过程的动力性能研究，上海交通大学，工程硕士学位论文，2007;
[2] 张义雄，低压断路器的选用，1994;
[3] 任元会，工业与民用配电设计手册;
[4] 范永辉，供电连续性要求较高的场所在选择断路器时要考虑选择性，电气应用，2009，28(22):22-23;