施玉艳

(福建省建筑设计研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

随着经济的发展，人民生活水平的提高，电气用电设备越来越多，对电能的需求和依赖不断增大。而如何选择承担电能的传输与分配、用电设备保护与控制任务的电器装置显得尤为重要。刀熔开关和瓷插式熔断器作为一种电器保护装置，由于具有熔体更换方便、操作简单、符合要求的替代物多等特点，故常被应用在民用场所。但是，当熔体熔断时，除大中型企事业单位有电气专业技术人员操作外，一般的小型企业、个体工商业以及广大农村地区等都是私自更换，有的还加大熔体规格甚至采用铜芯线替代，这些都可能导致当配电线路过载、短路或接地故障时无法切断电源，从而引起线路过热甚至发生火灾。因此，照明、插座等末端配电线路不宜选用熔断器以保护电器。

低压断路器，是低压开关中性能最完善的开关，主要用于配电线路和电气设备的剩余电流、过载、欠压、失压和短路保护。世界上最早的断路器产生于1885年，它是一种刀开关和过电流脱扣器的组合。1905年具有自由脱扣装置的空气断路器诞生。从1930年以来，电弧原理的发现和各种灭弧装置的发明，逐渐形成了机构。20世纪50年代末，电子元件的兴起又产生了电子脱扣器，到了今天计算机芯片的发展，又有了智能型断路器。随着技术的进步，低压断路器沿着体积小、模块化、短路分断能力高、功能齐全、安全可靠、智能化(可通讯)、节能化方向发展。

1 断路器的分类

1.1 按电压等级分类

(1)高压断路器，民用建筑电气设计中常用的是10kV高压真空断路器。

(2)低压断路器(本文所涉及的断路器为低压断路器)，用于三相交流380/220V供电系统中。

1.2 按保护性质分类

(1)只有短路保护的断路器；

(2)有短路和过负荷保护的断路器；

(3)有短路、过负荷和剩余电流保护的剩余电流断路器。

1.3 按壳体型式分类

按壳体型式可分为：框架断路器、塑壳断路器、微型断路器。

2 断路器的选用

2.1 短路保护的断路器的选用

该类型断路器，只有在配电线路短路产生大电流时断路器才动作跳闸切断电源，而当配电线路过负荷时断路器是不会动作跳闸切断电源。因此，只能使用在不会过负荷的配电线路、或已有过负荷保护的配电线路、或即使过负荷也不能停电的配电线路。例如:①消防水泵、防排烟风机等消防配电分支干线和分支线路；②有热继电器保护的水泵、风机配电线路；③医疗建筑中的手术室、ICU等IT配电系统。

2.2 短路和过负荷保护的断路器的选用

该类型断路器，不仅在配电线路短路产生大电流时，会动作跳闸切断电源，而且配电线路过负荷时断路器也会动作跳闸切断电源。因此，该类型断路器广泛应用于一般配电线路中。

2.3 剩余电流断路器的选用

该类型断路器，不仅在配电线路短路产生大电流或过负荷时断路器会动作跳闸切断电源，而且当配电线路产生剩余电流时，断路器也会动作跳闸切断电源。剩余电流断路器，一般又分为电磁式和电子式。电磁式剩余电流断路器剩余电流动作不受电源电压、环境温度、中性线断线等的影响，可靠性高，可分为AC型、A型、B型等。根据《医疗建筑电气设计规范》JGJG312-2013第9.3.7条规定：1类和2类医疗场所应选择安装A型或B型剩余电流保护器；第9.4.3条规定：在2类医疗场所区域内，TN系统仅可在下列回路中采用不超过30mA的额定剩余电流，并具有过流保护的剩余电流保护器(RCD)，且剩余电流动作保护器应采用电磁式：①手术台驱动机构供电回路；②X射线设备供电回路；③额定功率大于5kVA的设备供电回路；④非生命支持系统的电气设备供电回路[1]。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.7.10条第9款规定：用于电子信息设备、医疗电气设备的剩余电流动作保护器应采用电磁式[2]。因此，医疗建筑、计算机网络机房、安防机房等弱电中心，应选用电磁式剩余电流断路器。另外，学校建筑、儿童活动场所、老人建筑、住宅建筑等，以及游泳池、带淋浴或浴缸的卫生间、澡堂、桑拿等特殊场所，涉及到老年人和未成年人。由于老年人身体素质下降，未成年人身体发育尚未健全，一旦触电比起对健康的成年人造成的伤害严重得多。而且人体一旦与水接触，人体电阻将下降，一旦触电也比正常环境下造成的伤害严重。因此，这些场所作为保护人身安全的剩余电流断路器选用电磁式将更合适。

根据《住宅设计规范》GB50096-2011第8.7.2条第6款规定：每幢住宅的总电源进线应设剩余电流动作保护或剩余电流动作报警[3]。在住宅电气设计中常常是在电表箱进线开关采用剩余电流断路器，主要是为了防止电气火灾。

在TT配电系统中，由于接地故障电流小，例如：变压器和设备接地电阻均为1Ω，不考虑变压器和线路阻抗以及接触电阻等单相AC220V的接地故障电流为110A，即使采用16A的塑壳断路器保护，也无法可靠切除接地故障电流。因此只有采用剩余电流断路器才能可靠动作。

3 断路器的电流整定

断路器的电流值有：剩余电流动作值(I△)、壳架电流(In)、脱扣器额定电流(In)、长延时电流脱扣器整定电流(I1)、短延时速断电流(I2)、速断电流(I3)。上述各种电流值的正确设定是非常重要的，若设置不当有可能引起电气火灾或造成人身伤害。

3.1 剩余电流动作值(I△)的设定

(1)用于保护人身安全时，I△≤30mA，对于AC220V的末端配电线路或插座回路切断电源的动作时间不应大于0.4s；对于AC380V的末端配电线路或插座回路切断电源的动作时间不应大于0.2s。

(2)用于防止电气火灾时，I△≤300mA，且应有选择性。

(3)用于切除接地故障电流时，I△≥300mA，且应有选择性。

3.2 长延时电流脱扣器(I1)的设定

(1)断路器I1应大于被保护线路的计算电流或设备的运行额定电流Ijs，即I1≥KxIjs，Kx为可靠系数，对于一般配电线路或一般设备，宜不小于1.1，而对于消防配电线路或重要用电设备，可适当取大些。

(2)断路器I1应不大于被保护线路导体的额定载流量Ie，即I1≤KxIe，Kx为可靠系数，对于一般配电线路或一般设备，宜不大于0.9，而对于消防配电线路或重要用电设备，可适当取小些。

(3)上级断路器I1应大于下级断路器I1；

(4)进线开关I1应不大于所有出线开关I1的总和。

(5)对于照明回路断路器I1不宜大于16A。

(6)对于插座回路断路器I1不宜大于20A。

3.3 速断电流(I3)的设定

(1)微型断路器以及部分塑壳断路器只要设定了I1，那么I3就是固定值，不必设定；

(2)断路器I3的设定应能保证配电线路末端单相短路能够可靠动作；

(3)对于一般配电线路，I3=10I1即可；对于电动机直接启动的末端配电线，I3=12I1即可；对于电动机降压启动的末端配电线路I3=10I1即可；

(4)上级断路器的I3应大于下级断路器的I3；

(5)为保证上、下级断路器故障跳闸时有选择性，即下级断路器跳闸，上级断路器不跳闸，一般采用关闭上级断路器I3，设定I2并延时。微型断路器或塑壳断路器是无法保证选择性的，最多也是部分选择性，因此，上级开关选用微型断路器，下级开关不应选用塑壳断路器；上级开关选择塑壳断路器，下级开关不应选用框架断路器。

4 断路器型号规格的标注

根据《建筑工程设计文件编制深度规定》(2016年版)第4.5.7条第1款规定：配电箱(或控制箱)应标注各元器件型号、规格、整定值。同时应计算断路器所处位置配电系统中最大短路电流，断路器的短路分断能力应大于断路器所处位置最大短路电流。因此，在电气配电系统图设计中，断路器的型号、规格应明确下列主要技术参数：极数、壳架或脱扣器的额定电流(In)、额定极限短路分断电流容量(Icu)、额定运行短路分断电流容量(Ics)、额定短时耐受电流容量(Icw)、过载长延时电流整定(I1)、短路短延时电流整定(I2)及延时时间(t)、短路瞬动电流整定(I3)、接地故障电流整定(I4)及延时时间、电流脱扣器的型号、欠压脱扣器(AC380V)、分励脱扣器(AC220V)、电动操作等。

由于国产断路器与进口断路器产品参数的差异(例如国产断路器通常没有I1值，只有In值)，所以在工程实际中，如果设计图上是按进口断路器为参考依据进行设计，而实际施工产品选的是国产断路器，就容易造成实际订货的电流整定值与设计不符。正是由于断路器的参数繁多，容易混淆不清，所以在设计文件中，应该清楚地标定断路器的每个参数。在实际产品订货时，如果施工方对参数有疑义，应及时与设计单位沟通，这样才能避免由于断路器参数标注不明确给工程施工及订货造成混乱，影响工程质量。

(1)框架断路器的型号、规格的标注

框架断路器的电流脱扣器的型式一般为智能型脱扣器，各种保护型式完善，主要用于变电所和630A以上的大电流配电回路中，特别是要求上、下级应配合的重要负荷，采用框架断路器更适合。例如：2000kVA干式变压器低压侧出线断路器型号为E4S4000 T-LISG 3P，In：4000A，I1：3200A，I2：5 In t：0.4S，I3：OFF，I4：0.3 In t：0.4S，分励AC220V，延时失压AC380V，电动操作。断路器的分断能力可以忽略不标注，因为型号已体现明确，如E4S中的“S”就是表示分断能力，根据产品样本可知：Icu：75kA，Ics：75kA，Icw：75kA。

(2)塑壳断路器的型号、规格的标注

塑壳断路器大量用于400A及以下的配电线路中，例如某配电线路计算电流Ijs：106A，保护线路的断路器型号为：T2N160 TMDR160 3P I1:125A, I3:10 In,根据产品样本可知：Icu：36kA，Ics：36kA，电流脱扣器TMDR160为热磁式，In ：160A。

(3)微型断路器的型号、规格的标注

微型断路器大量用于末端配电线路和63A及以下配电线路中，例如某走道照明配电线路的微型断路器型号为iC65N/1P C10，根据产品样本可知：Icu：6kA，I1：10A，I3：5～10I1。

(4)剩余电流断路器的型号、规格的标注

剩余电流断路器，主要用于防止电气火灾、TT配线系统和保护人身安全的末端配电线路中。例如：某办公室插座回路剩余断路器型号为iC65N/2P Vigi iC65N/2P ELM C16，30mA，根据产品样本可知：Icu：6kA，I1：16A，I3：5～10I1，I△：30mA，电磁式。

5 结语

建筑电气设计是一个复杂的系统工程，而断路器的选择又是建筑电气设计中必不可少的一个环节，在符合国家政策、地方法规和满足规范、标准的前提下，只有精心设计每一分部、优化方案、严把质量关、以人为本，才能做到安全可靠、节省投资、节约能源、更好地为社会创造效益，增添人们生命财产的安全和保障。