低压熔断器和断路器的性能比较

　　1.低压熔断器与断路器介绍

　　熔断器也被称为保险丝，IEC7标准将它定义为"熔断体（fuse-link)"。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。

　　断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。

　　2.问题的提出

　　“熔断器已经过时了!”这话似乎很有道理，但又是一个实际面对的技术问题。真的，近十多年来，无论是工业建筑、民用建筑和户外装置的低压配电系统设计中，使用低压熔断器越来越少，大多数甚至千篇一律地使用低压断路器;与之相对应的是低压配电箱中装设熔断器的也大大减少。在低压配电系统保护电器的应用中，笔者认为这是一个不正确的或不全面的认识。因此，有必要对熔断器和断路器(以下均指低压)进行一些比较和分析，以能更正确、合理地选用这两种保护电器。

　　3.配电线路保护和保护电器的发展

　　3.1配电线路保护要求

　　低压配电线路，为了防护在发生故障(如过载、短路和接地故障)时危及人身安全(间接接触导致的电击)，或是线路过热而导致损坏甚至引起电气火灾，配电线路应有必要的防护措施，以保护线路安全和用电安全。由于低压配电线路遍布各种建筑以致户外各处，发生故障的几率大，而且有大量非专业人员可能接触，更显得这种防护特别重要。最主要的防护措施就是在各级配电线路装设保护电器，以保证在电路发生故障时，能有效地断开故障电路。这些保护应符合GB50054-95《低压配电设计规范》的有关规定。为此，各级线路不仅要设置保护电器，还必须要正确整定其参数，以保证在规定的时间内可靠切断故障;还要求应有选择地切断电路，即要求最靠近故障点的保护电器动作，而其上级的保护电器不动作，以使得切断电路的范围最小。

　　3.2保护电器的类型和发展

　　保护电器主要有两种：一是断路器，二是熔断器。断路器类型很多，从与本文相关的保护特性看，有非选择型和选择型断路器两大类;此外，还有带漏电防护的断路器。这些保护电器各有自身的特点，自然也有其不足之处，应根据配电系统各自的具体条件和要求选用，不能简单的用先进或落后给予评价。

　　4.熔断器和断路器的比较

　　现就熔断器和断路器的保护性能和其他特点进行比较，断路器则按非选择型和选择型两类分别叙述。

　　4.1熔断器

　　(1)熔断器的主要优点和特点

　　①选择性好。上下级熔断器的熔断体额定电流只要符合国标和IEC标准规定的过电流选择比为1.6：1的要求，即上级熔断体额定电流不小于下级的该值的1.6倍，就视为上下级能有选择性切断故障电流;

　　②限流特性好，分断能力高;

　　③相对尺寸较小;

　　④价格较便宜。

　　(2)熔断器的主要缺点和弱点

　　①故障熔断后必须更换熔断体;

　　②保护功能单一，只有一段过电流反时限特性，过载、短路和接地故障都用此防护;

　　③发生一相熔断时，对三相电动机将导致两相运转的不良后果，当然可用带发报警信号的熔断器予以弥补，一相熔断可断开三相;

　　④不能实现遥控，需要与电动刀开关、开关组合才有可能。

　　4.2非选择型断路器

　　(1)主要优点和特点

　　①故障断开后，可以手操复位，不必更换元件，除非切断大短路电流后需要维修;

　　②有反时限特性的长延时脱扣器和瞬时电流脱扣器两段保护功能，分别作为过载和短路防护用，各司其职;

　　③带电操机构时可实现遥控。

　　(2)主要缺点和弱点

　　①上下级非选择型断路器间难以实现选择性切断，故障电流较大时，很容易导致上下级断路器均瞬时断开;

　　②相对价格略高;

　　③部分断路器分断能力较小，如额定电流较小的断路器装设在靠近大容量变压器位置时，会使分断能力不够。现在有高分断能力的产品可以满足，但价较高。                                

　　4.3选择型断路器

　　(1)主要优点和特点

　　①具有非选择性断路器上述各项优点;

　　②具有多种保护功能，有长延时、瞬时、短延时和接地故障(包括零序电流和剩余电流保护)保护，分别实现过载、断路延时、大短路电流瞬时动作及接地故障防护，保护灵敏度极高，调节各种参数方便，容易满足配电线路各种防护要求。另外，可有级联保护功能，具有更良好的选择性动作性能;

　　③现今产品多具有智能特点，除保护功能外，还有电量测量、故障记录，以及通信借口，实现配电装置及系统集中监控管理。

　　(2)主要问题

　　①价格很高，因此只宜在配电线路首端和特别重要场所的分干线使用;

　　②尺寸较大。

　　5.配电线路特点和保护电器选型

　　5.1配电线路特点和对保护电器的要求

　　(1)配电系统通常有树干式和放射式两类，还有两者的混合系统。一般树干式系统的干线较长，对保护电器要求较高，往往需要高档保护电器，即选择型断路器。

　　(2)配电线路可分为主干线、分干线和末端线路三种。主干线是从变电所低压配电屏引出的馈电线，当为树干式线路，此干线容量很大时，通常使用母干线。

　　(3)末端线路是直接连接用电设备，短路或接地故障时，要求尽快甚至瞬时切断电路，无选择性要求。

　　5.2配电线路故障特点

　　(1)短路和接地故障，发生在末端回路多，大约占到90%以上，特别是插座回路更是如此，原因是插头、插座和移动电器及其导线和接头等较容易出故障;

　　(2)就故障类型而言，接地故障多，相间短路少，前者约占80%~90%;

　　(3)电动机等设备的末端回路，通常是过载多，短路故障较少，电动机的过载约占80%以上，而过载是用热继电器保护的，不会使熔断器、断路器动作。

　　5.3保护电器选型方案

　　根据前面叙述的电路故障特点和几种保护电器性能的比较，提出保护电器选型方案的建议。本文只论述熔断器和断路器的选型方案，而不涉及保护电器参数的整定。

　　(1)以下位置应选用选择型断路器

　　①变压器低压出线的总开关;

　　②变电所低压配电屏引出的母干线，或引出的电流容量较大(如500A以上)的树干式线路的保护;

　　③重要场所的低压配电屏引出的电流容量较大(如300A以上)的放射式线路保护。                                       

　　(2)以下位置可选用非选择型断路器

　　①末端回路的保护;

　　②靠近末端回路的上一级分干线的保护，当供给用电设备不多，且偶然停电影响不太大时。

　　(3)以下位置宜选用熔断器

　　①配电线路中间各级分干线的保护;

　　②变电所低压配电屏引出的电流容量较小(如300A以下)的主干线的保护;

　　③有条件时也可用作电动机末端回路的保护，但此处不宜选用gG型熔断器(即全范围分断、一般用途的熔断器)，而应选用aM型熔断器(即部分范围分断、电动机保护用熔断器)。因aM型熔断器选用的熔断体额定电流比gG型小得多，有利于提高保护灵敏性，也避免了使上级保护电器选的过大。

　　(4)保护电器选型综合方案

　　各级线路保护电器选型建议列于表1。

　　6.关于合理应用熔断器的建议

　　(1)正确认识熔断器在配电线路保护的作用和地位，熔断器和断路器各有其特点，在不同条件下发挥作用。

　　(2)修订熔断器产品标准。现行熔断器国家标准GB13539.1-92和GB13539.2-92是1992年颁布实施的，系等效采用IEC269标准，IEC已于1998年和1999年修订了该标准，建议及时修订该国标，使熔断器标准跟上国际先进水平。

　　(3)努力提高熔断器产品水平。由于对熔断器应用的一些不正确理解和其他原因，近年来该产品市场不景气，一些企业技术进步较少。希望能按新的IEC标准和新修订国标，必要时引进国外先进技术，生产更高水平、更多品种的产品，如aM系列熔断器等产品。

　　(4)低压配电成套装置和配电箱，应有一定数量的熔断器方案，以供配电设计人员和用户选用。

　　7.小结

　　低压熔断器和断路器在配电线路系统中有着各自不同的优势与应用，在进行配电线路设计时。可以根据上述分析适当的选取不同的线路保护电器，对配电线路的设计更加优化。