ABB断路器的后备和选择性保护可帮助专业人员为不同的电气安装，选择适当的断路器，实现选 择性和后备保护要求。 这些表格根据保护配合类型（后备保护或选择性保护）和断路器的类型（空气断路器、塑壳断路 器、微型断路器）进行分组，涵盖了ABB断路器的所有可能组合。 本出版物已将微型、塑壳和空气断路器的技术数据按市场的最新产品进行更新，ABB凭借低压领 域的丰富经验再次为专业人员提供一件内容全面、使用简便的实用工具。 选择低压装置保护的配合类型 有关保护装置配合的问题和要求 系统的选择极为重要，不但要确保整个系统的正常、经济运行，还要最大程度地减少由操作异常 引起的问题和故障。 分析某一区域内不同保护装置和器件间的配合，目的是： – 确保人员和装置安全 – 识别和快速隔断故障区域，避免采取无选择性措施，使无故障区域供电中断 – 降低故障对系统的其它设备的影响（电压降过大、电动机转速波动） – 降低对故障区域中的设备造成的冲击及损坏 – 确保供电连续性和电源电压的高质量 – 在跳闸系统本身发生故障时，确保有足够的后备保护 – 为维护人员和管理系统提供所需的信息，使系统尽快恢复供电，并把对电网的干扰降到最 小程度 – 取得可靠性、简便性和经济性之间的最佳平衡点 更确切而言，一个有效的保护系统必须达到： – 检测事件发生的内容和位置、识别区域内选择性异常，但可接受的情况和故障情况，避免 不必要跳闸，以防系统内正常部分设备被不合理地中断 – 快速做出反应，以限制损害(设备毁坏、缩短寿命等)、保障供电的连续性和稳定性 优先考虑精确识别故障，还是优先考虑快速切断设备是一对矛盾的需求，解决方案是在两个需求 间做出折衷。 例：当精确识别故障，避免不必要跳闸作为优先需求时，常采用间接保护系统，即通过采集和 传输现场电气数据实现区域间联锁，控制跳闸范围；但当快速分闸和设备损害作为优先需 求时，需要直接保护系统，即由设备自身所带的保护脱扣器直接动作分断系统。一般而言， 低压配电系统中的一级和二级配电采用直接保护系统。 

鉴于过电流(过载和短路)发生时的保护设备的动作配合问题占到辐射型低压电网保护装置配合要 求的90%，有必要明确下列概念： – 过流选择性：两个或多个过流保护装置之间的动作特性的配合。在给定的范围内出现过流 时，指定在这个范围动作的装置动作，而其它装置不动作1) – 完全选择性：在两台串联的过流保护装置的情况下，负载侧的保护装置实行保护时，而不 导致另一个保护装置动作的过电流选择性保护2) – 部分选择性：在两台串联的过电流保护装置的情况下，负载侧的保护装置在规定的过电流 等级下实行保护时，而不导致另一台保护装置动作的过电流选择性保护3)。该 过流限制值称为“选择性极限电流Is”4) – 后备保护：“两个串联的过电流保护电器的一种过电流配合。电源侧保护电器(一般是电源 侧，但并非一定是电源侧电器)在有/无另一保护电器的帮助下实现过流保护， 并防止另一个保护电器的过负荷”5)。对应于两个过电流保护电器的时间 - 电 流特性曲线的交点处的电流值称为“交接电流IB”6)

装置电气参数(额定电流和短路电流)的影响 以采用过流脱扣器方式的保护装置而言，保护配合的选用主要取决于配电系统中某点的电流额定 值(In)和短路电流(Ik)确定的相对位置。 通常配合类型有下列几种： – 电流选择性 – 时间 - 电流选择性 – 区域选择性 – 能量选择性 – 后备保护

电流选择性 该选择性基于以下事实：故障发生点离电源越近，短路电流就越大。因此，只要整定保护设备至 保护门限定值，即可隔离故障发生的区域，因负载侧装置保护区域内的故障电流一般低于电源侧 设定的保护门限值，从而不会导致负载侧发生故障时，电源侧保护设备立即发生不必要跳闸。 完全选择性通常只能在特殊情况下实现，如当故障电流不高或当两个保护设备之间装有高阻抗器 件(例：变压器、很长的电缆或减少截面电缆等)，使短路电流值相差很大时。 因此，该配合类型主要用于终端配电中(低额定电流和短路电流值，高阻抗的连接电缆)。 在研究电流选择性时，通常使用脱扣装置的时间 - 电流曲线。 该方案优点在于快速(瞬时)、易于实现、经济。 另一方面： – 选择性极限电流通常很低，因此通常只有局部选择 – 如过流保护装置的整定值设定较高，往往会超出系统安全允许的裕度，无法兼顾减少短路 损坏的目标 – 在某些保护装置自身无法正常工作时，不能提供冗余保护切断过电流

时间 – 电流选择性 时间-电流选择性由电流选择性发展而来。使用该配合类型时，保护装置的动作既取决于电流也 取决于电流持续时间：经过设定的时间延迟后，给定的电流值将使保护装置动作，但仅允许最靠 近故障的保护设备跳闸，隔离故障的区域。 因此，该配合采用的整定方法是逐级增大电流设定门限值和随对主电源靠近程度增加跳闸延时时 间(整定值与配电层次相关)。串联的保护装置上整定的时间延时级差需考虑用于检测和消除故障 的时间和电源侧装置过冲的时间(即使故障已经结束，保护设备仍会跳闸的时间)之和。同电流选 择性一样，可通过比较脱扣装置的时间 - 电流曲线进行选择性评估。 该类型配合优点： – 易于评估选择性、保护系统总体比较经济 – 可获取很高限制的选择性极限值，取决于电源侧断路器短时耐受电流 – 可提供冗余保护功能，可将有效信息发送至控制系统 缺点在于： – 对于靠近电源的装置，因为较长的脱扣时间和过高的焦耳能量会产生明显的安全问题，并导 致部件损坏(放大设计裕度)；也可能影响未受故障影响的区域的装置。 – 仅允许在配电系统较低层次中使用限流型断路器，其它断路器必须可耐受在延时时间内故 障电流引起的热应力和电动应力；各配电层次需选用选择性断路器(符合IEC 60947-2标准 的B类断路器)，以确保有足够高的短时耐受电流。 – 短路电流会引起非故障区域电源电压出现波动，可能引发电磁装置误动(电压低于电磁装置 保持值)和电子设备故障。 – 保护配合级数受电气系统在保持稳定性前提下可承受的最大时间的限制。

区域(或逻辑)选择性 区域选择性是由时间 - 电流选择性发展而来。可分为直接保护型或间接保护型。通常通过电流测 量装置之间的对话实现，当检测到超出设定门限的电流值时，能够正确识别故障区域，并切断故 障区域的供电。 可通过两种方式实现： – 测量装置发送超出电流设定门限值的信息至监视系统，由监视系统确定应由哪个保护设备 动作(直接保护型)。 – 当电流值超出设定门限值时，每个保护装置均通过直接连线或总线将一个闭锁信号发送至 其上级保护装置(即靠近电源侧沿电流方向)。同时，断路器脱扣动作的前题是其负载侧保护 装置未发出类似闭锁信号。因此，只有最靠近故障点电源侧的保护装置才会动作(间接保护 型)。 第一种方式的跳闸时间约为0.5-5 s：主要适用于短路电流不高，功率传输方向未定时使用(例： 用于长距离公路和铁路隧道的照明系统)。 直接保护型脱扣时间明显要短：与时间 - 电流选择性相比较，愈近电源愈增加延迟的必要性有所 降低。因延时时间只需大于负载侧保护装置闭锁信号的存续时间即可(指已检测出的非正常状态 存续时间加信号传输所需时间)。 第二种方式的跳闸时间明显较短：与时间 - 电流选择性相比，无需在靠近电源的过程中逐步增大 延时时间。因延时时间只需大于负载侧的保护装置闭锁信号的存续时间即可(指已检测出的非正 常状态存续时间加信号传输所需的时间)。 优点在于（与时间 – 电流选择性相比）： – 减少脱扣时间，提高安全裕度。脱扣时间约100毫秒 – 减少故障和干扰对电网造成的损坏 – 减少断路器上的热应力和电动力 – 允许更多的选择性层面 但该配合方案成本较高，电气安装较复杂。 因此，该解决方案主要应用于高额定电流和短路电流值，必须确保供电连续性的系统中：特别是 用于紧靠变压器和发电机负载侧的一级配电柜中。 另一种值得关注的应用是将区域和时间 - 电流选择性相结合，在此类应用中，区域选择性的逻辑 顺序使短路保护装置的脱扣时间沿朝向电源方向逐步降低。

Zs区域选择性 配有PR332-PR333-PR122-PR123电子脱扣器的断路器能实现Zs区域选择性，可明显缩短跳闸时 间。这表示： – 减少所有配电系统组成部件的热应力 – 低压侧脱扣曲线较低，有利于和中压断路器实现选择性配合 Zs区域选择性可应用于保护功能S、D和G，可在下列情况下使用： – 已选择定时限曲线 – 已提供辅助电源 选择性极限值为电源侧断路器(I3整定为OFF)的Icw的数值。

EFDP区域选择性 配有新型PR223EF电子脱扣器的塑壳断路器T4L、T5L和T6L之间可实现区域选择性，实现这些断 路器之间的完全选择性。 带PR223EF脱扣器的区域选择性可在S、G和EF功能上实现。 脱扣装置可在极短时间(约10-15ms)内消除故障。 只需将断路器连接至单屏蔽双绞电缆，即可激活EFDP区域选择性。 本出版物的第3章包括配有PR223EF脱扣器的断路器选择性表。

能量选择性 能量选择性是一种特殊类型的选择性，利用了塑壳断路器的限流特性。需了解限流断路器是 “分断时间短得足以阻止短路电流达到其预期峰值(否则可达到此峰值)前分断的断路器”（按 IEC60947-2标准，定义2.3）。 实际上，所有ABB Tmax系列的塑壳断路器都具有强大的限流特性，并通过下列方式实现： – 断路器触头系统既能承受低于瞬时脱扣门限值的过载电流，又能在短路电流发生时分开主 触头 – 加速电弧在灭弧室内移动速度(磁吹)，并产生较高电弧电压 – 多个灭弧室串联，同时优化触头以执行不同的功能(短路时的主分断、隔离和阻止恢复电压 的后备分断等) 在短路条件下，断路器以极快的速度动作(动作时间为几毫秒)。分断时具有较大非对称分量。由 于负载侧断路器和电源侧断路器的时间 - 电流曲线基于对称正弦波形，所以不能用来研究这种保 护配合。这种现象主要是动态的(与瞬时电流值的平方成正比)，可使用特定允通能量曲线和电源 侧断路器的极限不脱扣能量曲线描述。 通常设计负载侧断路器脱扣的所需能量低于电源侧断路器完全分闸所需的能量值。为确保可靠配 合，避免放大断路器选型，以及电源侧断路器瞬时触头排斥现象，应通过附加信息如限流曲线 (峰值Ip - 预期短路电流对称分量)和触头排斥力来计算。 该类选择性研究比前面所述的选择性困难，因为它在很大程度上取决于两个串联装置之间的相互 作用(波形等)，最终用户通常不可能获得这些数据。 该类选择性评估需依据制造商提供的各种表格、计算尺和软件工具，这些工具中给出不同断路 器组合之间在短路条件下的最大选择性极限电流值I s。而这些数值是通过理论计算和按照IEC 60947-2标准的附录A要求执行的大量测试结果完成的。 该类保护配合的优点： – 快速分断，脱扣时间随短路电流的增大而变短。因此减少了由故障(热和电动力)造成的损 坏、降低了电源系统干扰、系统成本等 – 选择性层次不再受装置短时耐受电流Icw值的限制 – 可实现保护协调层次较多 – 可实现不同的限流器件(熔断器、断路器等)的配合，即使它们在配电中位于中间层的位置 该类配合主要用于额定电流低于1600A二级配电和终端配电。

后备保护 后备保护采用牺牲选择性的方法“帮助”负载侧的装置分断高于它们自身分断能力的短路电流。 当故障电流高于交接电流IB时，两个串联保护装置会同步分断。相当罕见的情况是只有电源侧断 路器分断，此时电源侧安装的是自动断路器，而负载侧安装的是隔离开关。 制造商提供的保护配合表是按照前面所述的IEC 60947-2标准的附录A执行的试验获取的。 根据上述标准A.6.2条款计算这些组合，并比较： – 负载侧装置在分断能力的允通能量和电源侧装置在预期短路电流时(后备保护情况下的最大 短路电流)总焦耳积分的比较 – 负载侧与电源侧装置在峰值电流作用下的效应(如电弧能量、最大峰值电流和限制电流)的比 较

结论 从技术上，保护配合具有多种解决方案。 不同区域保护配合类型的选择与电气安装及设计参数严格相关，并需全面平衡考虑，以达到可靠 性和实用性方面的目标要求，同时将成本和风险限制在可接受的范围内。 设计者的任务是从可行的解决方案中兼顾技术和经济两方面为系统的不同区域选择一种最佳方 案，选择须依据： – 功能和安全要求(可接受的风险水平)和可靠性(装置的实用性) – 电参量的参考值 – 成本(保护装置、控制系统、连接部件等) – 效果、允许的持续时间和停电损失 – 未来系统升级 最重要的是无论哪种解决方案，ABB均可提供相应的产品组合，并满足各项要求。

起动器用于： – 起动电动机 – 保证电动机连续运行 – 分断电动机的电源电路 – 确保在过载运行时保护电动机 起动器通常由通断装置(接触器)和过载保护装置(热继电器)组成。 这两个装置必须与提供短路保护的装置(通常是带单磁脱扣器的断路器)一起配合工作，该短路保 护装置不属于起动器必备装置。 起动器特性必须符合IEC 60947-4-1国际标准，该标准对上述装置定义如下： 接触器：仅有一个起始位置，可接通、承载和分断正常电路条件(包括过载运行条件) 下的电流的 一种非手动操作的机械开关电器。 热继电器：热过载继电器或脱扣器在过载和缺相时动作。 断路器： 由 IEC 60947-2 定义能接通、承载和分断正常电路条件下的电流，也能在规 定的非正常条件下(如短路)接通、承载电流一定时间和分断电流的一种机械 开关电器。

电流类型 使用类别 典型应用 交流AC AC-2 绕线式电动机：起动、分断 AC-3 鼠笼式电动机：起动、运转中分断1) AC-4 鼠笼式电动机：起动、反接制动、点动 1）AC-3类别用于偶尔点动或限时反接制动，例:机器调整时；在限定的时间内，该类操作的次数不得超出每分钟5次 或10分钟10次。

起动器可起动的电动机的主要类型及起动器的特性是由下表的使用类别来决定： 表1：使用类别和典型应用 选择起动方式和电动机类型取决于负载的转矩和电动机电网的短路功率。 最常用的交流电动机类型如下： 三相异步鼠笼电动机(AC-3)： 使用最广泛的一种，原因是它们结构简单、经济、牢固； 在短加速时间内形成高转矩，但要求高起动电流 绕线式电动机(AC-2) ： 特点是起动条件要求不高，即使在电网低功率时，也可提 供相当高的起动转矩

下面详述异步鼠笼电动机最常用的起动方式。 直接起动(DOL) 直接起动中，DOL(Direct On Line)起动器的接触器KL接通线路，将线电 压一次性施加到电动机上。因此，鼠笼式电动机可在较短的加速时间 内产生高起动转矩。该方式通常用于需要在短时间内达到运行转速的 中小功率电动机。 但是，这些优点也伴随有一系列缺点，例： – 起动电流大和起动引起的电压降大，可能损坏电网上的其它设备 – 急剧的起动加速对机械传动部件(皮带、链条和机械接头)有不良 影响，降低工作寿命 鼠笼式电动机的其它起动类型是通过降低电动机的电源电压来实现： 这将减小起动电流和电动机转矩，延长起动加速时间。 星 - 三角起动(Y- ) 最常见的降压起动器是星 - 三角起动器(Y-)，其中： – 在起动时，定子绕组连接成星形，可降低峰值浪涌电流 – 当电动机的转速接近额定转速时，再切换到三角形连接 切换后，电流和转矩按正常工作连接(三角形)的曲线变化。 显而易见，与三角形连接相比，使用星形连接起动时，电 压降低3，起动电流降至1/3。 起动转矩与电压的平方成正比，对同一电动机，星形连接 的起动转矩比三角形连接时减少3倍。 该方式通常应用于功率为15-355kW，且为空载或轻载起动 的电动机。 

起动顺序 按下起动按钮，接触器KL和KY接通。定时器开始测量以星形方式连接的电动机的起动时间。一 旦整定时间用完，定时器的第一个接点断开KY接触器，第二个接点在延迟约50-80ms后，接通 K接触器。 接触器KL和K接通后，电动机变为三角形方式连接。 接入三角形电路中的热继电器TOR可检测三次谐波电流，此三次谐波电流可能因磁性件饱和引 起，并与基波电流叠加造成电动机过载，但不会影响主回路。 参考星/三角起动器接线图，设备必须可承载下列电流： KL主回路接触器和K三角形接触器 KY星形接触器 过载保护继电器 其中Ie是电动机的额定电流。 参考前面所述的标准，起动器可根据脱扣时间(脱扣级别)和短路保护装置实现的配合类型(类型1 和类型2)进行分类。 脱扣级别 各种热继电器的脱扣级别可按不同的脱扣动作曲线进行区分。 Ie 3 Ie 3 其中，Tp是热继电器在电流为整定电流值7.2倍时的冷脱扣时间（例：电流为整定电流值7.2倍 时，级别10的热继电器不得在4秒内脱扣，而必须在10秒内脱扣）。 通常将级别10定为常规起动类型，级别30定为重载起动类型。

配合类型 类型1 要求接触器或起动器在短路条件下不应对人及设备引起危害，在未修理和更换零件前， 允许不能继续使用。 类型2 要求接触器或起动器在短路条件下不应对人及设备引起危害，且应能够继续使用，允许触头熔 焊，但制造厂应指明关于设备维修所采用的方法。

隔离开关保护 隔离开关是机械开关设备，在正常电路条件下(包括规定的过载工作条件)，能够接通、承载和分 断电流，并在规定非正常电路条件下(如短路)，能在规定时间内承载电流的一种机械开关电器， 并在断开状态下能符合规定的隔离功能要求的机械开关电器。 隔离开关可在给定的时间内，在规定的非正常电路条件下(如发生短路时)接通和承载短路电流。 隔离开关的相关标准是IEC 60947-3。 每个隔离开关必须由过电流的保护装置进行保护 - 通常是断路器，该断路器可将短路电流的峰值 和特定的允通能量限制在隔离开关可接受的水平。