总进线断路器：过载长延时、短路短延时和短路瞬动保护整定

在民用建筑中，10/0.4kV变压器作为供电系统的核心设备，其运行状态对于整个建筑的电力供应至关重要。低压总进线断路器作为变压器的主要保护装置，其整定值的设定对于变压器的正常运行和保护具有决定性的影响。我们都知道低压总进线断路器通常都带有三段保护功能，即过载长延时、短路短延时和短路瞬动保护。下面本文将探讨如何合理整定低压总进线断路器的保护值，以确保变压器既不过载又能得到充分利用。

▌01 过载长延时、短路短延时和短路瞬动保护整定

1、总进线断路器过载长延时（L）的整定

首先需计算出变压器所带负荷的总计算电流IC , 根据IC来选择变压器容量并计算出变压器额定电流，变压器额定电流Ieb需大于负荷的总计算电流IC ，接下来总进线断路器的过载长延时整定电流Izd1如何整定呢？

根据《全国民用建筑工程设计技术措施--电气》2009版 第5.4.4条要求：总进线断路器的过载长延时整定电流Izd1=K1*Ieb，其中K1为可靠系数取1.1（考虑整定误差），也就是过载长延时整定电流Izd1为变压器额定电流的1.1倍。

措施中推荐整定1.1倍是考虑误差原因，其实1.1倍这个值还比较合适，这意味着变压器可能会在过载10%的情况下运行，对于民用建筑电气设计中，经常采用两台变压器成对配置，两台变压器的低压母线联络，变压器过载的情况最有可能是一路10kV电源或一台变压器故障，另外一台变压器带所有负荷的情况；

那么这种过载是临时的，变压器制造标准本身也允许变压器过载10%可以正常运行一段时间，这段时间内可以根据变压器负载率情况，切除一些不重要的负荷以保障变压器的正常运行。另外过载长延时整定电流Izd1如果整定小于变压器额定电流Ieb，则所选变压器容量并不能得到充分利用。

总进线断路器的三段保护电流整定简图如下：

2、总进线断路器短路短延时（S）的整定

短路短延时的脱扣器需躲过最大一台电机的启动时线路出现的最大电流，因此首先要计算出变压器所带的最大一台电机的启动电流IstM1和除启动电流最大的一台电机以外的线路计算电流IC1，那么短路短延时的整定电流Izd2 ≥ K2*(IstM1+IC1)，其中K2为低压总进线断路器过电流脱扣器的可靠系数，取1.2。

《全国民用建筑工程设计技术措施--电气》2009版 第5.4.4条推荐Izd2取值为变压器额定电流Ieb的3~5倍，再考虑可靠系数1.3，就为3.9~6.5倍，那么这个数值得采用吗？下面通过一个例子简单试算一下。

举个例子，项目的供电变压器容量为800kVA，项目中最大一台电机90kW，那么电机启动电流IstM1=(90/1.732/0.38/0.8) *7=1196A，线路计算电流IC1近似地按变压器的额定电流计算IC1=Ieb=800/1.732/0.4=1155A，过载长延时整定电流Izd1=1.1x1155=1270A，则Izd2 ≥ K2*(IstM1+IC1)=1.2*（1196+1155）=2821A；

那么Izd2/Ieb=2821/1155=2.4倍，Izd2/Izd1=2821/1270=2.2倍，可以看出，在所供的电机容量不是很大的情况，就如本例，如果按《全国民用建筑工程设计技术措施--电气》2009版推荐的Izd2值就会偏大很多，所以还是需根据实际项目情况简单算一下Izd2 的整定值更能起到准确的保护。

3、总进线断路器短路瞬时保护（I）的整定

一般断路器的短路瞬动脱扣的全分断时间在20ms以内，而电机启动电流的非周期分量的衰减时间约为30ms左右，因此短路瞬动保护值的整定就要把电机启动电流的非周期分量也考虑进去，即需考虑电机的全启动电流，这样才能保证最大一台电机启动时，总进线断路器的瞬时保护不至于脱扣。

首先要计算出变压器所带的最大一台电机的全启动电流I'stM1和除启动电流最大的一台电机以外的线路计算电流IC1，那么短路瞬时保护的整定电流Izd3 ≥ K3*(I'stM1+IC1)，其中K3为低压总进线断路器瞬动脱扣器的可靠系数，取1.2。《全国民用建筑工程设计技术措施--电气》2009版 第5.4.4条推荐Izd3取值为不小于过载长延时Izd1的10倍，那么也通过一个例子简单试算一下。

还是上面那个例子，变压器容量为800kVA，项目中最大一台电机90kW，那么电机启动电流IstM1=(90/1.732/0.38/0.8) *7=1196A，电机的全启动电流I'stM1=2.3x1196=2750A，线路计算电流IC1近似地按变压器的额定电流计算IC1=Ieb=800/1.732/0.4=1155A，则Izd3 ≥ K3*(I'stM1+IC1)=1.2*（2750+1155）=4687A；

过载长延时整定电流Izd1=1.1x1155=1270A，那么Izd3/Izd1=4687/1270=3.7倍，可以看出，在所供的电机容量不是很大的情况，断路器的瞬时保护整定电流Izd3并不大，没有达到过载长延时整定的10倍，但是为了尽可能的避免出现越级跳闸的情况，总进线断路器的瞬时保护整定电流可以按技术措施的要求取过载长延时Izd1的10倍，但是要复核低压母线上发生短路时的总断路器瞬时保护的灵敏度。

▌02 三段保护整定方法总结

综上所述，在设计10/0.4kV变电所系统时，变压器的低压总进线断路器的保护可以按以下整定：

1、 过载长延时保护整定：可按变压器额定电流的1.1倍整定，以充分利用变压器的容量；

2、短路短延时保护整定：需经过简单计算变压器供电的最大一台电机启动电流来确定短路短延时电流整定值，整定范围可能在2~5倍的过载长延时整定电流之间，需根据不同项目实际计算出的线路电流值而确定；

3、短路瞬时保护整定：一般可以按过载长延时整定电流的10倍来整定，但是要复核低压母线上发生短路时的总断路器瞬时保护的灵敏度。如果灵敏度不够，应适当调低其整定倍数。