低壓進線斷路器的短時耐受電流參數(shù)如何考慮？

***DIN保護工作原理 ***

我們看MTZ1和NS630b斷路器參數(shù)中有一欄“集成瞬間保護 ，峰值±10%”，這其實就是施耐德框架斷路器和大塑殼斷路器的DIN保護（DIN是法語Déclencheur INstantané的縮寫），英文翻譯為Instantaneous self-protection release，中文翻譯見GB14048.2中8.3.5中的定義—— 瞬時超越脫扣器（Instantaneous Override）,也簡稱HSISC 。

對于具備短時耐受電流參數(shù)的B類斷路器，瞬時脫扣器在電流大于其短時耐受電流值時動作，這種型式的脫扣器叫 “瞬時超越脫扣器” 。

瞬時超越脫扣器只存在于Icw＜Icu的斷路器上 ，例如對于ABB Emax 2斷路器，當故障電流小于其短時耐受電流值時，分斷時間為40ms，當故障電流大于其短時耐受電流值時，分斷時間為25ms。

GE 的M-PACT Plus框架斷路器部分型號的瞬時超越脫扣電流閾值為80kA，其他廠家的斷路器提到瞬時超越脫扣器的不多。

DIN保護是斷路器的一種自我保護，對于短時耐受電流小于短路分斷能力的斷路器，如果短路電流小于其短路分斷能力但是大于其短時耐受電流參數(shù)，且瞬時保護處于關閉狀態(tài)，斷路器先承受一定時間短路電流后再分斷，由于短路電流已經(jīng)超過了斷路器自身的短時耐受電流值，意味著短路電流產(chǎn)生的 熱效應和電動力EDW（Electrodynamic Withstand）會超出了斷路器能承受的范圍（圖8），那么出于自身保護的要求，即使短延時保護開啟（瞬時保護關閉），斷路器DIN保護會快速動作，動作時間小于25毫秒。

圖8 DIN保護值與EDW關系

斷路器保護單元功能結構如圖9，鐵芯CT提供電源給所有功能模塊，包括故障脫扣線圈的電源，電流的測量由空心CT（羅氏線圈）完成。長延時保護、短路短延時保護以及瞬時保護情況下的電流信號先經(jīng)過ASIC集成電流處理，再經(jīng)過微處理器MCU分析、判斷；如果電流大到一定程度，那么就直接由ASIC集成電路發(fā)出脫扣命令，即 MCR&HSISC脫扣，施耐德叫DINF&DIN保護脫扣 。

圖9 斷路器保護單元功能結構圖

MCR叫接通分斷保護 ，當斷路器合閘在潛在的短路故障線路上時，如果短路電流超過了斷路器的MCR保護閾值，那么斷路器會立即跳閘，也是斷路器的一種自我保護方式。

常規(guī)的三段保護脫扣和MCR&HSISC脫扣原理有明顯的區(qū)別，如圖10所示，通常P4.7為經(jīng)過MCU處理后的電流信號，經(jīng)過比較器比較，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路，執(zhí)行脫扣動作----常規(guī)三段保護脫扣；但當短路電流很大達到一定程度時，不經(jīng)過MCU處理，直接由電壓比較電路后脫扣，所以脫扣時間更短-----MCR&HSISC保護脫扣。

圖10 MCR保護與HSISC保護電路圖

MCR（DINF）保護是在斷路器合閘時起作用，經(jīng)過100ms (MTZ是50ms)之后切換成HSISC（DIN）保護，DIN保護在斷路器正常運行時，如果出現(xiàn)大于其短時耐受電流值的短路故障，DIN保護直接跳過短延時保護和瞬時保護的運算邏輯，快速動作切除故障。短延時保護、瞬時保護、MCR（DINF）保護、HSISC（DIN）保護之間的對比關系見表2。

表2 各種保護特性對比

MTZ框架斷路器只有Icw＜Icu的型號具有DIN保護功能，具體型號如表3。例如MTZ16 H2的短時耐受電流值為42kA/1s，DIN保護動作值90/2.1≈42.8kA（有效值），系數(shù)2.1見表1，比其短時耐受電流值略大。

只要線路中出現(xiàn)的短路電流超過其短時耐受電流值，瞬時保護關閉（不關閉時只要達到瞬時保護動作值時，斷路器瞬時保護動作），此時即使短延時保護開啟，那么最終是斷路器DIN保護快速動作，而不是按短延時保護延時一定時間再動作，與下級斷路器的極限選擇性電流等于其短時耐受電流為42kA。

表3 具有DIN保護功能的MTZ斷路器型號

• Part 5 、* **** B類斷**********路器（Icw＜Icu）與A類斷路器之間的選擇性

實際應用中，出線斷路器大多是塑殼斷路器（A類），進線斷路器一般是框架斷路器（B類），前面已經(jīng)討論過B類斷路器（Icw=Icu）與A類斷路器之間的選擇性，如果進線斷路器Icw＜Icu，那么它與塑殼斷路器的選擇性如何呢？

以MTZ1 06~16H1/H2/H3框架斷路器（H2/H3型號的Icw＜Icu）與NSX100-630塑殼斷路器為例（圖11），從表3中查到二者之間可以實現(xiàn)完全選擇性（T代表Total discrimination）。

假如低壓配電系統(tǒng)預期短路電流為50kA，查詢塑殼斷路器NSX100-630的限流曲線，短路電流50kA在未限流的情況下其峰值為50*2.1=105kA（峰值），經(jīng)過NSX斷路器限流后其峰值35kA/30kA/20kA/19kA（圖12），而MTZ106-10 H2的DIN 保護動作值為90kA（峰值）, 所以二者可以實現(xiàn)完全選擇性。

圖11 MTZ1 06~16H1/H2/H3與NSX100-630選擇性

圖12 NSX斷路器限流曲線

• Part 6 、總結* ****

** 對于低壓斷路器，在分斷、接通短路故障時首先要保證自身的短路分斷、接通能力是否滿足，例如其短路分斷能力要大于線路預期短路電流，短路接通能力要大于預期短路電流峰值，這樣才能成功分斷或接通預期短路故障，而不會造成斷路器自身損壞。**

同樣的道理，斷路器分斷時也要考慮是瞬時分斷還是先耐受短路電流一定時間后再分斷，瞬時分斷情況下（瞬時保護動作）斷路器承受短路電流的時間十幾個毫秒到幾十個毫秒，而耐受幾百毫秒時間短路電流再分斷（短延時保護動作），短路電流熱效應和電動力效應對斷路器觸頭和導電回路要求更苛刻，這時候要看斷路器是否具備耐受一定時間短路電流后再分斷的能力，即短時耐受電流參數(shù)。

對于框架斷路器（B類），Icw=Icu情況下延時分斷等于其短時耐受電流值的短路電流，斷路器可以在先保證自身安全的情況下成功分斷短路電流；在Icw＜Icu情況下，短路電流大于其短時耐受電流值且延時分斷，會造成斷路器分斷失敗，所以在這種情況下，其瞬時超越脫扣器（如果有）快速動作可以保證斷路器自身安全的同時切斷短路故障。

低壓進線斷路器（B類）短時耐受電流參數(shù)的選擇可以大致參考以下幾種情況：

1、選擇Icw=Icu且下級斷路器為A類，瞬時保護關閉且短延時保護開啟，那么兩臺斷路器之間容易實現(xiàn)完全選擇性；

2、選擇Icw＜Icu且下級斷路器為B類，瞬時保護關閉且短延時保護開啟，那么兩臺斷路器之間的選擇性極限電流為上級斷路器的短時耐受電流值Icw，因為如果短路電流高于斷路器的Icw，斷路器出于自我保護，其瞬時超越脫扣（如果有）會動作（施耐德稱DIN保護動作）；

3、選擇Icw＜Icu且下級為A類限流型塑殼斷路器，上級斷路器瞬時保護關閉時，理論上可以通過比較限流后的短路電流峰值與上級斷路器的瞬時超越脫扣動作值（施耐德稱DIN保護值）的大小，來判斷是否能滿足完全選擇性，但由于同一配電系統(tǒng)中存在不同廠家的斷路器，限流特性和瞬時超越脫扣動作值（DIN保護值）不一樣，為避免越級跳閘或同時跳閘，需慎重校驗斷路器之間的選擇性，或直接參考廠家提供的選擇性配合表。