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低压熔断器与断路器特性比较及应用

[宁波电工电气协会]发表于 2017-07-12 14:21:41 阅读次数：0 次

低压熔断器与断路器特性比较及应用
张寅
（宁波开关电器制造有限公司  浙江 宁波 315032）
 
摘要：针对近二十年来国内低压配电系统保护设计中低压熔断器的先用日趋减少，多数的设计方案会选用低压断路器明显的倾向。从低压配电系统保护要求，低压保护电器的发展及应用角度，来分析比较低压熔断器与低压断路器的特性，并指出在低压配电系统中的保护作用及其优缺点。通过比较能更系统了解低压熔断器与低压断路器主要特性参数及之间的相互配合关系，以能更正确、合理地选用这两种保护电器。
关键词：熔断器；断路器；选择性；保护；应用
０前言
随着国内配电技术的飞速发展，符合现行国家标准的低压熔断器和断路器产品不但在电气特性已能满足上述要求，而且产品品种结构和规格也能满足绝大部分应用需求。
但是近二十年来国内低压配电系统保护设计，无论是工业建筑、民用建筑及终端配电中，低压熔断器的选用日趋减少。多数设计方案会选用低压断路器这一明显的倾向，其原因之一是对符合国际标准的新一代高分断能力熔断器保护特性缺乏深入了解。
低压配电系统设计要求在发生电气故障时配电保护电器能在预定时间内，可靠、有选择性地切断或隔离故障电路，并且上级保护电器不应动作，使断电范围限制在最小区域内。
保护电器在各种工作状态下应有足够的电、热稳定性，应能可靠地分断其所在位置的最大预期短路电流并有一定裕度；应保证用电设备正常启动和工作时保护电器不会误动作。
本文从低压配电系统保护要求、低压保护电器的发展及应用的角度，从四个方面来分析比较低压熔断器与低压断路器的特性，并指出各自在低压配电系统中的保护作用及其优缺点。通过比较能更系统了解低压熔断器与低压断路器主要特性参数及之间的相互配合关系，以能更正确、合理地选用这两种保护电器。
１保护电器的基本要求及发展应用状况
1.1 低压配电保护电器的基本要求
配电网系统保护电气设计的主要目的是系统安全。从电源变压器出线端--主干线--中间各级干线-末端前分干线到终端用电设备前的设计方案，并不需要过多考虑所有因素，例如过电流，过载，电器操作性能等问题，最主要的考虑的应该是出现短路故障时对电源变压器和配电线路的可靠保护，考虑系统稳定并尽可能缩小故障范围。
低压配电系统设计要求在发生电气故障时配电保护电器能在预定时间内，可靠、有选择性地切断或隔离故障电路，并且上级保护电器不应动作，使断电范围限制在最小区域内。
保护电器在各种工作状态下应有足够的电、热稳定性，应能可靠地分断其所在位置的最大预期短路电流并有一定裕度；应保证用电设备正常启动和工作时保护电器不会误动作。符合现行国家标准的低压熔断器和断路器产品不但在电气特性已能满足上述要求，而且产品品种结构和规格也能满足绝大部分应用需求。
1.2 低压配电保护电器的发展和应用现状
    近20年来，国内低压配电系统电路保护设计无论在工业建筑、民用建筑中，熔断器的使用出现下降趋势，多数情况下倾向采用断路器设计方案，低压配电系统保护电器应用的这一倾向其中一个原因是对符合国际标准新一代高分断能力熔断器保护特性缺乏深入了解。相比国际上电气技术发达国家，如德国，英国，法国，荷兰等，同一时期在熔断器技术的基础理论，产品设计，新产品种类以及试验方法，试验装置的研制取得了新的进展。在国际电工委员会32B低压熔断器技术分会的主持下，经过整合发达国家的产品技术和国家标准的基础上制订了IEC低压熔断器国际标准（IEC60269 系列标准），标准版本也作了几次更新。我国积极参与了IEC 标准的制定并在电工行业中率先制定了等同IEC60269低压熔断器标准的国家标准。国家电器产品安全认证（3C认证）以此作为熔断器产品的强制性执行标准。
在此期间，随着采用IEC标准和产品制造技术引进，我国低压断路器的产品种类，特别一提的如微型断路器等，在性能, 产量和质量水平有较大发展和提高，应用更为广泛。
因此，有必要对熔断器与断路器进行一些比较和分析，以能更正确、合理地选用这两种保护电器。
２保护电器的应用和选择
2.1 保护电器的应用和选择
保护电器主要有两种：断路器和熔断器。断路器类型很多，断路器有选择型和非选择型断路器两大类型，另外还有供非专业人员使用的家用及类似用途断路器。
断路器产品和技术发展十分迅速，不断研制出更新型、保护功能更完善的断路器，例如微型断路器、带漏电保护的家用断路器和功能完善、具有通信模块的智能型断路器，为配电保护提供了性能优越，品种繁多的选择。
与此同时，一些发达国家并没有因为断路器的快速发展而淘汰熔断器。熔断器也是先进、可靠的保护电器之一。西欧国家熔断器的应用量几乎达到了与断路器相当的水平。国内外熔断器科技的研究发展和应用说明不应该再把它看成简单的爱迪生式“保险丝”。熔断器和断路器两类保护电器各有各的特点和适用范围。
2.1.1断路器主要应用场所
A型（非选择型）断路器：
a) 末端回路上一级，分干线用电设备相对较多的电路保护，
b) 线路末端的配电线缆保护和/或用电设备的保护。
B型（选择型）断路器：
a) 变压器低压输出端，作为配电电源总开关；
b) 低压配电屏输出分支母干线及额定电流较大(例如500A以上)的分支保护。
c) 其他电流较大的重要线路保护支线；
d) 短路电流选择性保护（SCPD）。
2.1.2 熔断器主要应用场所
a) 主配电屏断路器的后备保护（SCPD）；
b) 容量较小的低压主配电屏主电源干线保护 ；
c）配电干线中间各分干线保护；
d) 电动机及其控制电器的保护；
e) 半导体设备保护；
f) 功率因数补偿电容器的保护。
３　熔断器的特性及应用
本文通过熔断器和断路器以下四个方面进行比较分析：
1）短路分断能力；
2）限流特性；
3）选择性；
4）和其他电器配合保护。
3.1熔断器特性
本文所涉熔断器符合GB13539.X -2008（等同IEC269）系列标准，其所属产品为有灭弧填料的封闭式的高分断能力熔断器。
为便于熔断器特性描述，在此引用熔断器标准中涉及本文内容的若干名词术语并根据需要举例说明熔断器的特性和应用特点。
a）弧前时间/熔化时间：从一个足够分断熔断体的电流出现至电弧产生瞬间之间的时间间隔。
b) 燃弧时间: 熔断器中电弧产生的瞬间至电弧最终熄灭之间的时间间隔。
c) 熔断时间: 弧前时间和燃弧时间之和
d) 分断能力: 在规定的使用条件下，熔断器在规定电压下能够分断的预期电流值。
e) 熔断器分断范围和使用类别
熔断器分断范围和使用类别见表3-1。
表3-1熔断器分断范围和使用类别
类型 应用（特性） 分断范围
gG 一般用途 全范围
gM 电动机电路保护 全范围
aM 电动机电路短路保护 部分范围（后备）
gN 北美一般用于导线保护 全范围
gD 北美一般用途延时 全范围
aR 半导体保护 部分范围（后备）
gR，gS 半导体和导线保护 全范围
gU 一般用于导线保护 全范围
注：原来一般用途熔断器类别代号gL, gF, gI, gII已被gG替代。
f) 熔断器系统：在熔断体形状、触头型式等方面遵循相同物理设计原则的熔断器族。
    注：名词“系统”的含义接近国内习惯使用的系列或型号。
不断更新的IEC熔断器标准体系中，仅《专职人员使用的熔断器》中包含的熔断器系列几年来已经从3个增添至9个（系列A～I），基本上为英国，法国和德国国家标准推荐上升成为IEC国际标准。其中gN, gD类型为最近一次更新添加的北美熔断器系列。熔断器系列主要参数见表3-2。
表3-2熔断器系列主要参数(交流)汇编 GB13539.2-2008 IEC 60269-2-2006 ）
序号 熔断器系列 额定电压
～V		 额定电流
A		 最小分断能力
kA		 实际产品
分断能力
kA		 备注
1 A：刀型触头 至690 6～1250 50 120kA/500V  
2 B：带撞击器的刀型触头 至690 6～1250 50 120kA/500V  
3 C：条形熔断器底座 至690 6～630 50 120kA/500V  
4 D：母线安装的熔断器底座 至690 6～63 50 120kA/500V  
5 E：螺栓连接熔断器 至690 6～1250 80 --  
6 F：圆筒形帽熔断器 至690 2～100 50 120kA/500V 实际有125A
7 G：偏置触刀熔断器 230/400 2～125 50/80 50/80 注1
8 H：gD，gN 熔断器 600 10～6000 200 200 注2
9 I：gU锲型触头熔断体 400 100～630 50 --  
 
注1：额定分断能力尺码E1熔断体为50kA, 尺码F1,F2,F3 熔断体为80kA。
注2：H系列熔断器包含圆筒形触头连接、刀型/螺栓连接和螺栓连接三种形式，每种连接形式熔断器的最大额定电流分别为60A，600A和6000A
当前IEC熔断器标准基本覆盖了各国广泛使用的多种结构和不同时间-电流特性的熔断器。
图3-1为专职人员使用（主要用于工业）的熔断体典型结构。通常称限流型熔断体或高分断能力熔断体。熔断体的熔体一般用纯银或纯铜带采用精密冲裁制成，截面内设计有多个呈串联状态的狭颈。为获得过载范围（一般指弧前时间0.1s以内）规定的熔断特性，全范围分断能力熔断体的熔体一般需要在狹颈处添加起“M效应”（Metallurgical effect）作用的少量低熔点金属（多为元素周期表第Ⅳ主族元素或合金）。当出现过载电流时，低熔点金属比基体金属先熔化并包容狹颈，根据冶金学原理，基体金属将加速熔化。在狹颈截面不变的条件下，通过调整低熔点合金的化学成分（改变熔点）就会较显著的调整时间-电流特性曲线。调整低熔点合金用量和离狹颈的距离对特性也会产生一定影响。短路电流在极短时间内使狹颈基体金属和低熔点合金几乎同时熔化，而且整个熔体长度只在一行狹颈上添加低熔点金属，所以对分断时间的影响可以忽略。多个狹颈串联设计可以让每个狹颈承担较低的分断电压以此提高熔断体的工作电压和分断能力。
熔体材料的纯度和厚度精度以及狹颈的尺寸精度是决定熔断体特性误差的决定因素。灭弧填料一般为高纯度石英砂。石英砂质量以及在熔管内的填实程度是保证熔断体能可靠分断短路电流的关键因素。



1- 触刀；2- 熔体；3- 熔管；4- 盖板（含搭扣，用以扣合操作手柄)；5- 熔断指示器线；
6- M效应材料；7- 灭弧填料；8- 熔断指示器。
图3-1 IEC269-2标准中的高分断能力熔断体（工业用）典型结构
g) 门限：熔断器的极限值；在此范围内，可获得熔断器的特性，如时间-电流特性。
 见图 3-2说明。

图3-2 熔断体门限值
图3-2中4个黑三角标记对应的时间坐标和电流坐标值标志熔断体应该在相应时间和电流下熔断或不熔断，这就是熔断体反时限熔断曲线特性的门限值。
图3-3示例为符合GB13539.2熔断器标准的gG特性熔断体系列的时间-电流特性带。
图3-3 时间-电流特性带示例
图3-3时间-电流特性曲线的弧前时间大于0.1s，一般适用低过载倍数电流下的应用。
可以发现，相邻熔断体额定电流的时间-电流特性带没有重叠部分，表示同一保护电路上，下级按此额定电流级差选择熔断体就能达到选择性保护要求。这一例子中的额定电流值选择比约为1:1.6（小于16A例外）。时间小于0.1s时的熔断特性应采用熔断体的I2t值特性（参见下述g条内容）来表达才能保证选择性保护要求。
熔断器和其他保护电器，例如热继电器，过电流继电器，断路器等电器的协调保护配合是一种常用的保护方案，即两种电器时间—电流特性的分段保护配合，其中熔断体主要承担较大过载电流（大于被保护电器分断能力足或主要导电部件，例如热元件，主触头等关键部件的动，热稳定耐受能力）的短路电流保护（SCPD）。见图3-4示例。

K0In与K1In之间对应于I2t为常数值时的过载曲线
图3-4  a熔断体过载曲线和时间-特性
h) 截断电流：熔断体分断期间电流达到的最大瞬时值，由此阻止电流达到预期电流最大值。
图3-5 示例显示交流电路熔断体分断试验示波图中的截断电流值。

图3-5 截断电流（交流电路分断试验示波图）
f) 截断电流特性/允通电流特性：在规定的熔断条件下，作为预期电流函数的截断电流曲线。
g) I2t值（焦耳积分）：在给定时间间隔内电流平方的积分。

例如弧前I2t; 熔断I2t; 分别表示上述相应定义时间内的I2t积分。
I2t值（焦耳积分）表示熔断体分断过程中弧前时间和熔断时间内电路释放的和得以控制的电弧能量。
h)I2t特性：作为预期电流函数的I2t（弧前电流I2t和/或熔断I2t）曲线。
过电流选择性保护应用中，使用符合选择性弧前I2t要求的熔断体就即可满足选择性保护目的。有关GB13539.2 标准化熔断器对选择性要求，即熔断体弧前I2t（最小值）与预期短路电流的关系见表3-3。
熔断器I2t特性示例见图3-6.
图3-6 熔断器I2t特性示例
表3-3 gG熔断体选择性弧前I2t值
In (A) I2tmin(A2s) IP(A)
16 250 500
20 450 670
25 810 900
32 1400 1180
40 2500 1580
50 4000 2000
63 6300 2510
80 10000 3160
100 16000 4000
125 24000 4900
160 42500 6520
200 78000 8830
 
    i ) I2t带：在规定条件下最小弧前I2t特性和最大熔断I2t特性所包容的范围。
配电电路的短路保护能力，特别在处于大容量高预期短路电流的配电环境中，相比于仅依靠电磁检测触发机械机构脱扣，至少需要经过一个周波时间才能断开电路的常规断路器，熔断器一个重要优点就是能在小于1/4周波时间内分断电路，大大降低了短路电流持续时间和电流峰值，提高了电路中其他开关电器、配电母线导体、绝缘子等设备的动，热稳定性，防止发生二次事故。
如果用熔断体作为断路器的选择性保护配合，理想结果应该是使断路器在所有过电流值小于其额定短路分断能力的极限情况下只有断路器动作。
3.2 熔断器的选择和应用
熔断器的选择应掌握被保护设备和应被切断的电源的实况，重点考虑选择性要求，使故障影响降至最低，首先要确定系统电压、频率、预期短路电流、满载电流及与其他电器的选择性配合。
可以按以下方式考虑熔断器的应用选择：
a) 按熔断器的分断范围和应用类别选用熔断器
有填料高分断能力熔断器（限流熔断器）产品的额定分断能力一般设计得很高，通常远高于IEC 熔断器标准规定的下限值。熔断器的分断能力应不低于实际使用中会所遇到的最高预期电流水平。
选择特殊用途的熔断器应考虑时间-电流特性和分断范围。前者考虑运行范围，后者指兼顾与其他过电流保护电器的配合。
全范围熔断器（参见表3-1）能分断熔体熔化至额定分断能力的任何电流，以此可作为独立的保护电器使用。
用于特定对象的熔断器，例如非专业人员使用（家用）熔断器，半导体设备保护用熔断器等可根据IEC相关熔断器标准要求选择使用。
除了全范围分断能力熔断器外，部分范围分断能力熔断器和后备熔断器更适合仅用于分断短路电流，通常用来分断超过其他保护电器或组合电器分断能力的短路电流。例如与断路器的配合保护等。
b) 按被保护对象和保护目的选用熔断器
（1）短路损害保护：
熔断器限流性能优越，分断能力高，熔断I2t值低，短路情况下能在小于1/2周波时间内分断电路（通常熔断体内灭弧和分断时间不到1/4周波），是最经济有效的一种降低短路损害的方法。主要优点如下：
对导体或绝缘系统不产生机械或热损害；
故障场地仅少量熔化痕迹或无熔化痕迹和起弧现象；
极大地降低电弧能量水平，有效缓和喷弧。
（2）功率因数补偿电容器的短路保护:
符合IEC 60269-1和IEC 60269-2的gG, gN类型的熔断器作为功率因数补偿电容器的短路保护，尽管上述标准没有规定任何要求或验证试验，已获得多年工程实践经验。一般取电容器或电容器组额定电流的1.6至1.8倍（考虑到电容器电路系统会出现较大的谐波电流，可能需要选用更大额定电流倍数）作为熔断器额定电流能为电容器提供可靠的短路保护。熔断器的额定电压应该比电容器额定电压更高一级。
（3） 变压器保护：
 ------ 主侧为高压电源的配电变压器保护：
配电变压器低压侧主母线熔断器保护的对象应该是相关联的馈电电路或作为主配电断路器的后备保护。熔断体额定电流的选择还须考虑变压器电压比变，使与高压侧熔断体保护符合相关规程要求的选择性。
 ------ 控制电路变压器保护：
这类低功率变压器电源接通瞬间磁化电流峰值可能会高达变压器负载电流的100倍，因此熔断体额定电流一般选较大倍数，考虑到许多控制变压器有内置过载热保护元件，熔断器仅提供控制变压器的短路保护。
（4）电动机保护:
     熔断器额定电流应能耐受电动机的起动电流并决定于电动机的启动方式。熔断器应满足与电动机电路中的过载继电器、接触器等控制电器的选择性保护要求。
图3-7 为电动机电路熔断器保护的特性配合。


说明：
1---电动机电流；2---过载继电器运行的时间-电流特性；3---熔断体时间-电流特性‘
4---接触器的分断能力；5---交点电流ICO；6---过载继电器热极限。
图3-7 熔断器和电动机起动器配合特性
以下类型熔断器都适用于电动机电路保护：
------ gG, gN 全范围分断能力熔断器
电动机直接线路起动的，熔断器额定电流约为电动机额定电流的6-8倍；星三角或自耦变压器起动的约为电动机额定电流的3-4倍。
------ gD, gM, 全范围分断能力熔断器，aM后备熔断器。这些类型熔断器能耐受高的电动机起动电流，不需要像一般用途熔断器增加电流倍数。熔断器标准提供这类熔断器的特性。
（5）断路器保护:
断路器的短路保护可采用一般用途类型（gG, gN）, 后备类型（aM）或用于电动机电路的全范围类型（gD, gM）熔断器。选择合适的熔断器类型及其额定电流并不简单，仅靠理论计算得不到可靠结果。其原因是不同断路器，不同制造厂之间规定的峰值电流和允通I2t 耐受水平不全相同。为达到可靠保护，熔断器与被保护的断路器应经过串联配合试验进行确认。
试验合格后，如果以后所选的熔断器类型与试验用的熔断器不同，只要所选熔断器的IP（预期短路电流）和I2t值不大于原试验所用的熔断器值，可以进行替代使用。  
图3-6中交点电流ICO是指相应于熔断器和起动器的过载继电器平均时间-电流特性交点的电流。
ICO 决定交点电流的重要因素为：
     ----- 过载继电器特性没有损害；
 ---- ICO 不带接触器分断能力；
 ---- ICO 上方电流处相关熔断器的熔断时间-电流特性必须低于此区域内（由熔断器保护的区域）过载继电器和接触器两者的无损害特征。
    （6） 半导体设备保护
给定额定值的半导体设备器件的I2t 耐受值远低于相应额定值的其他设备和电路的耐受值。因此用来保护半导体设备的熔断器分断速度应比其他类型熔断器快。这类熔断器俗称为快速熔断器。
传统的半导体设备保护用熔断体属于“部分范围”和“后备”类熔断体，随着保护方式发展的应用需求，IEC 60269-4 标准引入了两个附加的gR, gS全范围类型熔断器，用来满足保护半导体器件保护和设备中电缆和其他电器的保护。
IEC 60269-4 附录AA，附录BB 给出了有关半导体应用于半导体器件保护的指导资料。
综上所述，熔断器在特性和应用方面有下列特点：
3.3 熔断器的优缺点
熔断器主要优点：
a) 高分断能力；
b)）高限流特性（低I2t值）；
c) 熔断器不能复位，从而使用户在重新接通电路前需要识别和消除故障；
d) 可靠性：无移动部件被磨损或由于尘埃、油或腐蚀性气氛等被污染。更换新熔断器后意味着系统又恢复到最初的保水平；
e) 经济性：有效的保护，紧凑的结构提供了低成本、高短路水平的过电流保护。容易和廉价的系统扩展（在故障电流增加的情况下）；
f) 遵顺IEC60947-4-1的2型保护要求，通过限制短路能量（I2t值控制）和峰值电流至极低水平就可不损害电动机起动器、热继电器和接触器等保护电器；
g）安全、静默运行和动作，不释放气体、火焰、电弧或其他有害物质。此外，高速、封闭地分断高分断电流有效限制故障处电弧闪烁的危害；
h) 标准熔断器保护特性和高限流等级保证了与其他保护电器的有效配合；
i)  优异的标准化程度
标准化熔断器不仅有统一的使用类别、保护特性和分断能力等电气性能，同时还严格统一产品外形、安装、更换操作工具（例如熔断体插拔手柄）等功能性尺寸，在国际范围达到完全互换性。
j) 易于设计成满足电路断开和隔离功能的组合电器如熔断器式隔离开关，熔断器开关,带熔断器的断路器等，便利应用选择；
k) 安装简单，免维护：熔断器出厂后就不能变动或调整，就此保证了熔断器的性能保持不变，防止误操作。熔断器在几十年里可以维持最初设计的过电流保护水平，实际上属于免维修类电器。
熔断器主要缺点:
a) 熔断体熔断后必须人工更换，不像断路器那样可以集中控制和自动断开接通电路。
b) 应用于三相电动机电路保护如发生一相熔断时，将导致电动机缺相运行的潜在危害（但可采用电动机断相运行报警装置或采用带熔断撞针的熔断体通过机构进行报警作为弥补）。
c) 熔断器产品的研制和制造过程质量控制的试验费用较高，试验成本在产品总成本占了较高比例。
４　断路器的特性及应用
4.1    断路器特性
本文所涉断路器符合GB 14048.x-2008 （等同IEC60947）低压开关设备和控制设备系列标准。
按使用类别断路器分为A类和B类两种类型，即根据断路器在短路情况下是否通过人为延时明确用作串联在负载侧的其他断路器的选择性保护而定，无延时的为非选择型A类断路器，有延时为选择性型B类断路器（包括智能断路器）。
过电流脱扣器具有下列功能：
短路状态下过电流脱扣器应在整定电流范围内能保证断路器脱扣，动作误差为整定脱扣电流值±20%。
过载状态下瞬时或定时脱扣器对所有整定电流值都能是断路器脱扣，误差为整定脱扣电流值的±10%。反时限动作的约定值按表4-1规定。
表4-1 反时限过电流断开脱扣器在基准温度下的断开动作特性
所有相极通电  
约定时间/h
2  注a
约定不脱扣电流 约定脱扣电流
1.05倍整定电流 1.30倍整定电流
注a： 当In≤63 A时为1h。
4.2 选择性的确定
下述要求用于确定配电系统任一处两个串联的过电流保护电器（OCPD）之间选择性方法。讨论整体配合性时应覆盖从电源到负载侧的所有OCPD。
在确定选择性极限电流是要考虑动作特性的公差。在使用时间-电流特性时，下级保护电器(以下简称DD)应使用最大动作的特性时间曲线，上级保护电器（以下简称UD）应使用最小动作时间曲线。
以下仅分析有关断路器作为上级保护电器（UD）的方案。
MCB、MCCB、或ACB提供的过电流保护特性包括：
a) 固有特性：热保护/磁保护；电子式保护（仅MCCB、ACB）；
b) 外部、远程特性：过电流保护继电器与MCCB或ACB配合使用。
4.2.1  断路器之间的选择
a) 过载区域断路器的特性配合
通过对比断路器时间-电流特性可以验证过载区域的选择性（应考虑适用的特性公差）。
图4-1 过载区域中断路器动作特性的比较
b) 故障区域断路器的特性配合
------ 通过特性比较确定故障区域中的选择性：
仅通过两台断路器特性来确定故障电流区域的选择性只限于图4-2所示的仅由UD的电子式脱扣器提供短路延时脱扣功能的情况。对于电子式和电磁式脱扣器，在UD发生瞬时短路的故障电流处，需要通过制造厂所提供的试验数据来确定两台断路器之间的选择性。
如果UD的瞬时脱扣与电磁效应有关，而且没有具体的试验数据，那么在故障电流区域中两台断路器之间的最低选择性通过下述方法确定：
在故障电流处，如果DD的峰值允通电流小于UD发生瞬时脱扣所对应的峰值允通电流时，在不超过该故障电流的范围内，选择性能得到保证。
在制造厂资料规定了DD断路器限流值情况下，应通过计算确定保证系统的选择性的最大预期电流。
图4-2 带短路延时脱扣器的断路器在故障区域中的选择性示例
要注意的一点就是，在大多数情况下，通过上述方法得到的选择性范围在小电流时可能有误差。通过试验而确定的实际选择性范围可能会大得多。
------ 通过试验方法确定故障区域中发生瞬时故障电流脱扣的选择性：
对于每种断路器的配合来说，选择性极限电流可以通过试验来确定。制造厂可以提供相关图表形式的数据资料由此可以实现全选择性或局部选择性:
a) 全选择性：在不超过分断能力的所有过电流下均可实现选择性，即DD在不超过分断能力的所有过电流下，可以自己动作分断电路。
b) 局部选择性：在小于DD的一个过电流下可以实现选择性。
4.2.2 断路器/熔断器之间的选择

a) 过载区域中的选择性
通过比较时间-电流特性来确定工作区域中的选择性，见图4-3.

 图4-3过载区域中断路器（UD）和熔断器（DD）之间的的选择性
b) 故障电流区域中的选择
------ 断路器带有短路延时脱扣器：通过对比时间-电流性确定故障区域中的选择性。
------ 断路器没有短路延时脱扣器：瞬时脱扣区域内必须通过制造厂提供的试验数据确定选择性极限电流。
------ 如果UD为热/磁式断路器且没有试验数据，故障区域中的最低选择性可通过下述方法确定:
在故障电流处，如果DD的峰值允通电流小于UD发生瞬时脱扣时所对应的峰值允通电流，那么在不超过该故障电流的范围内，选择性可以得到保证。
要注意的是，用上述方法得到的选择性范围在小电流时可能会有误差，而通过试验确定的实际选择性范围可能会大很多。
4.2.3 断路器（UD）和电动机保护过载继电器之间的选择性
负载

（A)                                          (B)
应考虑每条时间-电流带的所适用的公差
图4-4断路器和电动机过载继电器之间的选择性
注：图4-4(B)中断路器只有瞬时脱扣器符合（GB14048.2附录O）
图4-4表示电动机起动器的过载继电器提作为电动机和电路导线的过载保护，而上级断路器对电路导线和起动器提供短路保护。两者之间的配合可以通过试验来确定。试验按GB14048.6附录C（IEC60947-4-1）要求进行。不论选择哪种配合类型，都应确保在不超过电动机堵转电流的范围内可以实现选择性。
电动机在过载区域的选择性可根据B、C、D 类型特性来确定，考虑电动机的冲击电流，一般选用D型断路器：
B型----瞬时脱扣范围：（3～5）In；
C型----瞬时脱扣范围：（5～10）In；
D型----瞬时脱扣范围：（10～20）In 。
4.3 断路器的优缺点
a) 非选择型（A类)断路器
主要优点：
（1） 故障断开后，可以手动复位，一般不必更换元件。
（2） 一般都内置长延时和瞬时动作脱扣器，作为电路过载保护和短路保护。
（3） 有带电操机构时可实现遥控集中。
主要缺点:
（1） 当上下级都使用非选择型断路器时难以实现选择性分断，故障电流较大时也容易出现上下级断路器同时动作断开电路。
（2） 如果断路器分断能力较小，当使用位置靠近大容量变压器时可能分断能力不够。在此场合需要采用分断能力高的电器，例如熔断器或B类断路器作为短路电流配合保护电器（SCPD）。
b) 选择型（B类）断路器
主要优点:
（1） 具有A型断路器所述各项优点。
（2） 具有多种保护功能，有长延时、瞬时、短延时和接地故障（包括零序电流和剩余电流保护）保护，分别实现过载、断路延时、大短路电流瞬时动作及接地故障防护，保护灵敏度极高，调节各种参数方便，容易满足配电线路各种防护要求。另外，可有级联保护功能，具有更良好的选择性动作性能。
（3） 目前已有智能型特点除配电保护特性功能外还嵌入故障记录、电量检测、通信接口等模块等，可实现配电装置和系统集中监控管理。
主要缺点：
（1） 价格很高，所以只适宜较大容量配电电路首端或特别重要场所的干线使用。
（2） 体积较大。
５　结束语
通过以上四个方面对熔断器和断路器的主要特性(特别是选择性方面)的对比分析以及在配电系统应用的比较，指出了各自在配电保护中的优缺点，从性能上和经济性上各有所长，应改变和正确认识熔断器在配电保护中的地位，根据熔断器和断路器各自的特点及优缺点合理选择使用，在配电设计中按不同的要求下发挥各自的作用，提供采用多方案供设计人员和用户选择。
 
 
参考文献
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[4] 国家标准.《低压开关设备和控制设备 过电流保护电器 第2部分 过电流条件下的选择性》.GB/Z 25842.2-2012
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GB/Z 25842.1-2010
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[7] 国家标准.《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》.GB 14048.2-2008
[8] 任元会.低压熔断器和断路器的比较和应用.低压电器.2003年第5期
[9] 李葆申.低压配电系统设计中断路器和熔断器选用分析.现代建筑电气.2012年第12期
[10] 宁波开关电器制造有限公司产品样本
 


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