熔丝和断路器串联,越级跳闸,怎么解决?

题主的图上,断路器和熔断器构成了配电的上下级。上下级之间有一个配合问题,如果配合不好,将失去选择性。选择性就是指器件跳闸有顺序有选择。也就是说,短路时应该下级发生短路的熔断器先熔断,而不是上级开关先跳,否则就停电范围扩大了。图上的器件,看上去上级6A,下级2.5A,好像上面比下面大好多,能够很好工作;但实际上,在短路发生时,短路电流可能达到数百甚至上千安培,而器件的动作有快慢,电流小的不一定动作快,电流大的不一定动作慢,很可能失去选择性。

如果要校验设计是否满足选择性,有很多办法。图上这种低压回路,一般可以采取如下办法校验:

一种是直接找器件厂家资料。很多厂家的详细设计资料上都有熔断器和断路器的配合表,直接查表就行。这个方案比较简单,但是我在手中的资料找了一下,发现不仅西门子,而且施耐德等,都只有上级是熔断器,下级是断路器的配合表,没有题主这种反过来的表。因此这个方法失败。

第二种办法就只能简单粗暴地画曲线图了。所有配电保护器件,都有一个时间电流曲线,就是时间为纵轴,电流为横轴的曲线图,用来表示开关的动作特性。比如下图是西门子样本上微型断路器标准的C曲线图。

然后我们还要找一个熔断器的曲线。题主的熔断器是2.5A,这不是IEC标准电流,IEC或其他欧洲DIN、VDE、BS等只有1A、2A、4A等。这个2.5A应该是对应美国UL标准的熔断器。我们找一个美国标准慢速熔断器的时间曲线图,如下图:

就是图上2-1/2这个熔断器。然后我们需要把这两个曲线放到一张图里。这事我以前真干过,所以我拿出了以前用过的对数图,找几个特征点,简单拟合一下,把他们画一起。要特别注意,断路器图上的横轴是短路电流与断路器额定电流的倍数,纵轴上部单位是分钟,所以要转换一下单位和刻度。

拟合好的曲线如下图。其中红色的是6A C曲线断路器,绿色的是慢速2.5A熔断器。

可以清楚地看到,在30A、大约0.13s的位置有一个交点。在这个交点的左侧,同一个短路电流值下,绿色的熔断器要动作更快,断路器要慢,意味着有良好的选择性,短路时熔断器首先熔断,满足技术要求。但是在交点右侧,断路器动作快于熔断器,意味着失去了选择性。

其实,30A时C曲线的断路器已经进入了瞬时动作区,就是说如果发生短路,断路器不存在延时,将立即跳闸,动作时间只有本身的机械跳闸时间(大约10ms)。

当然,如果对所在的配电系统有足够了解,可以计算短路点的短路电流,如果小于30A(并有一定裕度),按上面的结论是可以有选择性的。但大多数情况下,我们的短路电流可能大于30A。这样的话,就会发生题主所说的问题,断路器先动作,故障范围扩大了。



来源:知乎 www.zhihu.com
作者:水牛

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