過(guò)電流保護(hù)器用于故障防護(hù)

在GB/T16895.5中的過(guò)電流包括了過(guò)負(fù)荷電流和短路電流，且都發(fā)生在同一回路的不同導(dǎo)體間。關(guān)于“過(guò)電流防護(hù)”筆者專(zhuān)門(mén)撰寫(xiě)過(guò)小文，這里不再贅述。而在GB/T16895.21[2]電擊防護(hù)中的故障電流則產(chǎn)生于回路帶電導(dǎo)體接觸到外界可導(dǎo)電部分時(shí)、例如接地的金屬外殼。而故障電流足夠大時(shí)就有可能進(jìn)入過(guò)電流保護(hù)器脫扣動(dòng)作區(qū)間，至于能否滿(mǎn)足自動(dòng)切斷電源的時(shí)間要求就取決于故障回路阻抗的大小了。見(jiàn)GB/T16895.21[2]中411.3.2條在故障情況下的自動(dòng)切斷電源時(shí)間要求：4對(duì)于不超過(guò)如下額定電流的終端回路，其最長(zhǎng)的切斷電源的時(shí)間應(yīng)符合表41.1的規(guī)定:——裝1個(gè)或多個(gè)插座的回路為63A;

和——只供電給固定連接用電設(shè)備的回路為32A

。4

在TN系統(tǒng)內(nèi)配電回路和411.3.2.2

規(guī)定之外的回路，其切斷電源的時(shí)間不可超過(guò)5s。4

在TT系統(tǒng)內(nèi)配電回路和411.3.2.2

規(guī)定之外的回路，其切斷電源的時(shí)間不可超過(guò)1s。我們選擇最常用熱磁式斷路器作為故障防護(hù)時(shí)的過(guò)電流保護(hù)器。本文中的過(guò)電流保護(hù)器，選擇的微型斷路器應(yīng)符合的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)GB/T10963.1

[3]，而塑殼斷路器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)GB/T14048.2

[4]。在GB/T16895.5-2012[1]

中有過(guò)電流保護(hù)器選擇要求。1、TN系統(tǒng)采用過(guò)電流保護(hù)器自動(dòng)切斷電源見(jiàn)如下GB/T16895.21中如下規(guī)則：式中：Zs一故障回路的阻抗，單位為歐姆(Ω)……；Ia一在

411.3.2.2

，411.3.2.3

規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能使切斷電器自動(dòng)動(dòng)作的電流，單位為安培(A)。U0一交流或直流線對(duì)地的標(biāo)稱(chēng)電壓，單位為伏特(V)。1.1

在回路額定電流值125A以下時(shí)，我們利用某廠家提供的C曲線微型斷路器。假設(shè)回路電纜額定載流量為Iz=60A，根據(jù)GB16895.5[1]中In≥Iz的要求，我們選擇C曲線微型斷路器額定電流為In=63A。從廠家提供的脫扣電流-時(shí)間曲線圖1可以沿著脫扣時(shí)間0.4s和5s的分別畫(huà)橫線與C脫扣曲線的最右線相交點(diǎn)為Ia≈10In和Ia≈4.8In。這里說(shuō)明一下，圖1、圖2中的過(guò)電流保護(hù)器脫扣電流-時(shí)間曲線都有兩條曲線，這是廠家表示過(guò)電流保護(hù)器脫扣動(dòng)作值誤差區(qū)間的方法。我們利用最右側(cè)的曲線表示的脫扣電流最大值，這時(shí)對(duì)應(yīng)要求的故障回路阻抗最小而有利于計(jì)算結(jié)果更可靠。還有些廠家習(xí)慣使用單根曲線表示脫扣電流-時(shí)間曲線，這時(shí)廠家會(huì)聲明脫扣曲線的誤差為±20%，這時(shí)同樣道理我們采用+20%的正誤差來(lái)計(jì)算脫扣動(dòng)作電流最大值。圖1某微型斷路器脫扣動(dòng)作電流-時(shí)間曲線圖用公式（1）推導(dǎo)出計(jì)算故障回路阻抗公式：——見(jiàn)圖1自動(dòng)切斷電源最長(zhǎng)時(shí)間要求為≤0.4s時(shí),Ia=10In，則要求：——見(jiàn)圖1自動(dòng)切斷電源要求最長(zhǎng)時(shí)間為≤5s時(shí)Ia=4.8In，則要求：從以上驗(yàn)算結(jié)果可以得出結(jié)論：——如果實(shí)際或?qū)崪y(cè)故障回路阻抗Zs’≤Zs≤0.365Ω,則選擇額定電流63A的C曲線微型斷路器可以滿(mǎn)足4條表41.1中最長(zhǎng)自動(dòng)切斷電源≤0.4s時(shí)間要求?！绻麑?shí)際或?qū)崪y(cè)故障回路阻抗Zs’≤Zs≤0.761Ω選擇額定電流63A的C曲線微型斷路器可以滿(mǎn)足4條自動(dòng)切斷電源≤5s時(shí)間要求。注：Zs’表示了回路電纜發(fā)生故障時(shí)實(shí)際或?qū)崪y(cè)故障回路阻抗值。1.2

假設(shè)回路額定電流值為180A選擇額定電流In=200A的塑殼斷路器。圖2某塑殼斷路器脫扣動(dòng)作電流-時(shí)間曲線圖利用某制造商提供的塑殼斷路器脫扣電流-時(shí)間曲線圖2求出脫扣時(shí)間0.4s和5s的脫扣電流分別為Ia≈12In和Ia≈11In。還是用推導(dǎo)公式計(jì)算：——見(jiàn)圖2自動(dòng)切斷電源最長(zhǎng)時(shí)間要求為≤0.4s時(shí),Ia=12In、則;——見(jiàn)圖2自動(dòng)切斷電源最長(zhǎng)時(shí)間要求為≤5s時(shí),Ia=11In、則接下來(lái)要用實(shí)際或?qū)崪y(cè)故障回路阻抗值Zs’與計(jì)算值Zs比較，如果Zs’≤Zs時(shí)塑殼斷路器就能滿(mǎn)足自動(dòng)切斷電源的時(shí)間要求，反之則不能。由于TN系統(tǒng)具有PE（PEN）導(dǎo)體使得故障回路阻抗很低，過(guò)電流保護(hù)器大概率可以起到故障防護(hù)作用。2、TT系統(tǒng)采用過(guò)電流保護(hù)器自動(dòng)切斷電源見(jiàn)如下GB/T16895.21中的規(guī)則：在表41.1中交流U0為230V時(shí)有0.2s和4條中有1s這兩個(gè)自動(dòng)切斷電源時(shí)間要求。2.1同以上1.1條選額定電流63A的C曲線微型斷路器，在圖1上找到0.2s對(duì)應(yīng)的脫扣電流為10In，繼續(xù)找到1s對(duì)應(yīng)的脫扣電流是8In。用公式（2）推導(dǎo)出計(jì)算故障回路阻抗公式：：——見(jiàn)圖1自動(dòng)切斷電源最長(zhǎng)時(shí)間要求為≤0.2s時(shí)Ia≈10In，則：——見(jiàn)圖1自動(dòng)切斷電源要求最長(zhǎng)時(shí)間為≤1s時(shí)Ia≈8In，則：2.2同上1.2條回路電纜載流量180A時(shí)選擇額定電流200A的塑殼斷路器，在圖2上找到0.2s和1s對(duì)應(yīng)的脫扣電流倍數(shù)都為12計(jì)算。還是用推導(dǎo)公式計(jì)算：——見(jiàn)圖2自動(dòng)切斷電源最長(zhǎng)時(shí)間要求為≤0.2s和≤1s時(shí)，Ia≈12In、則;從以上驗(yàn)算結(jié)果可以得出結(jié)論:——在回路電纜載流量60A時(shí)選擇額定電流63A的C曲線微型斷路器，滿(mǎn)足0.2s時(shí)間要求則需Zs≤0.365Ω，而滿(mǎn)足1s時(shí)間要求則需Zs≤0.456Ω；——在回路電纜載流量180A時(shí)選擇額定電流200A的塑殼斷路器，滿(mǎn)足0.2s和1s時(shí)間要求計(jì)算結(jié)果一樣，都需滿(mǎn)足Zs≤0.096Ω。但TT系統(tǒng)的Zs’包括了系統(tǒng)接地極阻抗和裝置保護(hù)接地極阻抗所以數(shù)值很高，Zs’遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Zs，所以所選的過(guò)電流保護(hù)器不能作為T(mén)T系統(tǒng)中回路的故障防護(hù)，這也是GB/T16895.21[2]中為什么推薦TT系統(tǒng)采用RCD作為故障防護(hù)(附加防護(hù))的原因。至于如何求得故障回路實(shí)際阻抗Zs’請(qǐng)參見(jiàn)筆者以前的IEC快遞|故障回路的阻抗。上述僅是筆者根據(jù)公式(1)、(2)要求，假設(shè)采用過(guò)電流保護(hù)器來(lái)推演Zs的過(guò)程，在實(shí)際工作中還需要看官自