在電氣工程領(lǐng)域的電器按電壓分有高壓電器，低壓電器；這里的高壓與低壓的界限就是交流1kV，不大于交流1kV的電器就是低壓電器。嚴(yán)格意義上的低壓電器的定義：用于額定電壓交流1000V或直流1500V以下回路中起保護(hù)﹑控制﹑調(diào)節(jié)﹑轉(zhuǎn)換和通斷作用的電器。

這里我們主要討論低壓電器中起保護(hù)作用的低壓電器。

低壓配電線路的保護(hù)：在電氣線路故障情況下，為防止因間接接觸帶電而導(dǎo)致人身電擊和導(dǎo)致過熱造成損壞，甚至導(dǎo)致電氣火災(zāi)，低壓配電線路應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011第6節(jié)的規(guī)定裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)﹑短路保護(hù)和故障防護(hù)（間接接觸防護(hù)），用以分?jǐn)喙收想娏骰虬l(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。

從以上的描述中，可以看出低壓斷路器應(yīng)該具有過負(fù)荷保護(hù)﹑短路保護(hù)及間接接觸保護(hù)三種功能。

1. 低壓斷路器的過負(fù)荷保護(hù)：過負(fù)荷保護(hù)在低壓斷路器的參數(shù)名稱叫做長(zhǎng)延時(shí)整定值，也叫Iset1。

低壓斷路器應(yīng)在流經(jīng)回路導(dǎo)體的過負(fù)荷電流引起導(dǎo)體的溫升對(duì)絕緣﹑接頭﹑端子及導(dǎo)體周圍的物質(zhì)造成損壞前，切斷過負(fù)荷電流。過負(fù)荷導(dǎo)致突然斷電會(huì)引起嚴(yán)重后果，所以消防水泵﹑消防風(fēng)機(jī)等在過負(fù)荷時(shí)應(yīng)作用于信號(hào)，而不切斷電源。

如何確定長(zhǎng)延時(shí)整定值呢？首先我們要按照負(fù)荷計(jì)算的方法將配電線路上的計(jì)算電流計(jì)算出來(lái)，如何進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算不在這里敘述，那是另外一部分獨(dú)立的內(nèi)容。

低壓斷路器過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作特性應(yīng)滿足以下條件：

回路負(fù)荷計(jì)算電流≤低壓斷路器的長(zhǎng)延時(shí)整定值（Iset1）≤電纜運(yùn)行的載流量（此公式非常重要，是選擇斷路器和電纜的依據(jù)）

低壓斷路器中的空氣絕緣類一般有框架斷路器（簡(jiǎn)稱ACB）、塑殼斷路器（簡(jiǎn)稱MCCB）和微型斷路器（簡(jiǎn)稱MCB）。

圖中的殼架等級(jí)額定電流是指這種框架斷路器最大的長(zhǎng)延時(shí)整定值可以達(dá)到的電流值，額定電流就是長(zhǎng)延時(shí)整定值（Iset1）。

2. 低壓斷路器的短路保護(hù)：低壓斷路器應(yīng)在短路電流對(duì)導(dǎo)體及連接處產(chǎn)生的熱效應(yīng)和機(jī)械力造成危險(xiǎn)之前分?jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>

在這里我們首先要確定該斷路器所保護(hù)的回路中的短路電流是多大，也被稱為預(yù)期短路電流。低壓回路的短路電流計(jì)算可參考《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版上冊(cè)第4.6節(jié)實(shí)用法計(jì)算短路電流的方法。

在低壓斷路器的參數(shù)中有一個(gè)短路分?jǐn)嗄芰Γ↖set3），也叫斷路器的瞬時(shí)整定值。

低壓斷路器應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：

(1) 低壓斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Γ↖set3）應(yīng)＞該回路中的預(yù)期短路電流；

(2) 在回路中任一點(diǎn)短路引起的電流，使導(dǎo)體達(dá)到允許極限溫度之前應(yīng)分?jǐn)嚯娐?，這是對(duì)斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間的要求。

對(duì)于短路時(shí)間不超過5s的短路，即0.1s＜t≤5s；

允許的短路持續(xù)時(shí)間tset（斷路器整定時(shí)間）＞實(shí)際的短路持續(xù)時(shí)間；

實(shí)際的短路持續(xù)時(shí)間=（計(jì)算系數(shù)*導(dǎo)體截面積/實(shí)際的短路電流）*（計(jì)算系數(shù)*導(dǎo)體截面積/實(shí)際的短路電流）

對(duì)于短路時(shí)間小于0.1s的短路，即t≤0.1s；

應(yīng)計(jì)入短路電流非周期分量對(duì)熱作用的影響。

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2009第4.0.6條的規(guī)定：供配電系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，同一電壓等級(jí)的配電級(jí)數(shù)高壓不易多于兩級(jí)；低壓不易多于三級(jí)。

低壓配電的三級(jí)：總配電柜為第一級(jí)，中間配電柜（箱）為第二級(jí)，終端配電柜（箱）為第三級(jí)。

第一級(jí)的斷路器一般為框架式（ACB）或塑殼式（MCCB），第二級(jí)的斷路器一般為塑殼式（MCCB），第三級(jí)的斷路器一般為微型斷路器（MCB）。

要實(shí)現(xiàn)上述三級(jí)短路保護(hù)的選擇性，就必須引入新的一個(gè)概念就是短延時(shí)保護(hù)（Iset2），一般框架式斷路器都具有這個(gè)功能，塑殼斷路器具有此功能的廠家不多，不具有短延時(shí)保護(hù)功能的斷路器與第三級(jí)的微型斷路器無(wú)法達(dá)到選擇性保護(hù)，所以當(dāng)?shù)谌?jí)的配電回路出現(xiàn)短路電流較大時(shí)，會(huì)造成第二級(jí)的無(wú)短延時(shí)保護(hù)功能的塑殼斷路器跳閘，破壞了配電回路的穩(wěn)定性，造成短路故障的擴(kuò)大化。

短延時(shí)的時(shí)間設(shè)置應(yīng)遵循上述時(shí)間要求。

3.低壓斷路器的間接接觸保護(hù)：

直接接觸：人或動(dòng)物與帶電部分電接觸，即直接觸摸帶電導(dǎo)體。

直接接觸防護(hù)與斷路器有關(guān)系的是RCD，RCD的全名叫剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，它是直接接觸防護(hù)的附加防護(hù)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011第5.1.12的規(guī)定：額定剩余動(dòng)作電流不超過30mA的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，可作為其他直接接觸防護(hù)措施失效或使用者疏忽時(shí)的附加防護(hù)，但不能單獨(dú)作為直接接觸防護(hù)措施。

其他的直接接觸防護(hù)有將帶電部分絕緣﹑采用遮攔或外護(hù)物﹑采用阻擋物及置于伸臂范圍之外。（以上具體規(guī)定見GB50054-2011第5.1節(jié)）

間接接觸：人或動(dòng)物與故障狀態(tài)下帶電的外露可導(dǎo)電部分的電接觸，即當(dāng)發(fā)生單相對(duì)地短路時(shí)，電氣設(shè)備的外殼帶電，造成人或動(dòng)物觸電的情況。

間接接觸產(chǎn)生的原因：由于單相對(duì)地短路的故障電流比較小，達(dá)不到斷路器切斷回路的短路分段能力（Iset3），所以故障電流和故障電壓就一直存在。但是低壓系統(tǒng)又是通過PE線把所有用電器的金屬外殼連接在一起的，PE線不會(huì)傳導(dǎo)故障電流，但會(huì)把故障電壓傳導(dǎo)到接觸金屬外殼的人或動(dòng)物，此故障電壓大于交流50V時(shí)就會(huì)對(duì)人或動(dòng)物造成傷害。

間接接觸防護(hù)的措施：采用Ⅱ類設(shè)備（如臺(tái)燈）﹑采用電氣分割措施﹑采用特低電壓供電﹑將電氣設(shè)備安裝在非導(dǎo)電場(chǎng)所內(nèi)﹑設(shè)置不接地的等電位聯(lián)結(jié)及自動(dòng)切斷電流。

做等電位聯(lián)結(jié)的方法達(dá)到自動(dòng)切斷電源的作用：

在建筑物內(nèi)做等電位聯(lián)結(jié)，總等電位聯(lián)結(jié)，輔助等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)。

TN系統(tǒng)配電線路間接接觸防護(hù)電器的動(dòng)作特性，應(yīng)符合下式要求：

（接地故障回路相線電阻+PE線的電阻）*1.3Iset3≤220V

TT系統(tǒng)配電線路間接接觸防護(hù)電器的動(dòng)作特性，應(yīng)符合下式要求：

（電氣設(shè)備金屬外殼接地電阻+PE線的電阻）*1.3Iset3≤50V

以上是計(jì)算原理，但計(jì)算較為復(fù)雜，在實(shí)際的設(shè)計(jì)及施工工作中往往不進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，可通過以下表格判斷在什么情況下要做等電位等措施：（以下表格來(lái)源于《低壓配電設(shè)計(jì)解析》任元會(huì)編著）

總結(jié)：斷路器的長(zhǎng)延時(shí)和瞬時(shí)整定值比較好理解，但接地故障保護(hù)就比較難理解了，這也是注冊(cè)電氣工程師專業(yè)考試的考核內(nèi)容，每年都會(huì)有一組題，分?jǐn)?shù)在10分，掌握這部分的計(jì)算方法，不僅能在專業(yè)考試中得到高分，也能在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提高防觸電的水平。

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