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如何理解ABB低压断路器保护曲线

2025年02月05日 11:25:37 来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台阅读量：95

在学习低压断路器保护选择性之前，我们需要提前理解断路器保护曲线的含义，这样才能清楚上、下级保护曲线之间的配合，有助于校核断路器之间的选择性。

借助ABB公司在2007年9月份发布的低压断路器脱扣曲线，我们来详细解读保护曲线各段的意义，同时与诸位分享一些心得体会。

1、热磁式断路器的保护曲线
低压断路器的脱扣单元有热磁式和电子式两种，由此对应两种脱扣曲线，种便是热磁脱扣曲线，常见于热磁式塑壳断路器和微断。

如下图所示，I1min是断路器过载保护的约定不脱扣电流值，当电流小于I1min时，断路器可以长期承载该电流，不会发生热保护动作；I1max是断路器过载保护的约定脱扣电流值，当电流等于I1max时，断路器的热保护会在约定脱扣时间内动作。

I3min是断路器磁保护电流值的下限值，当故障电流低于I3min时，断路器磁保护不会动作；I3max是断路器磁保护电流值的上限值，当故障电流大于等于I3max时，断路器磁保护会立即动作。

介于I1min和I1max之间的电流，断路器的过载保护可能会动作，也可能不会动作，属于热保护的模糊地带；同理，介于I3min和I3max之间的电流，断路器的磁保护可能会动作，也可能不会动作，属于磁保护的模糊地带；

介于I1max和I3min之间的电流，断路器的过载保护会动作，动作时间范围介于该电流对应的垂直线与反时限曲线的两个交点之间。

例如，某热磁式断路器的热保护整定电流I1为200A，磁保护整定电流I3为2000A，当回路里出现300A的过电流时，热保护动作时间为36.8s左右(此处未考虑时间误差范围)。

2、电子式断路器的保护曲线
第二种类型的保护曲线是电子式脱扣单元保护曲线，常见于塑壳断路器和框架断路器，电子式脱扣单元可以实现长延时L、短延时S、瞬时I和接地故障G等保护。

电子式脱扣单元相对于热磁式，其长延时保护整定电流范围更宽，一般为脱扣器额定电流的0.4~1.0倍，而热磁式一般为0.7~1.0倍。电子式脱扣器另一个特点是可以比较精确的设定短延时保护的电流和延时时间。

2.1 长延时保护L特性
对于断路器的长延时保护，和热磁式断路器热保护曲线一样，电流与时间呈反时限特性，即电流越大，断路器动作时间越短。

ABB在其中将长延时保护的反时限曲线的允通能量定义为常数即I²t=K如，下图所示。通常长延时保护的延时时间一般默认为6Ir所对应的时间，常见的有3s，6s，9s和18s等，时间数值越大，代表断路器在6倍Ir的过电流下的保护延时时间越长。

长延时保护的延时时间是可调的，假如某断路器的长延时保护整定流I1=125A，延时时间设定值为3s(@6Ir)，那么当发生3Ir=375A的过电流时，长延时保护的动作时间为多少呢？

根据I²t=K原则，通过如下公式：

我们可以求出3Ir时的长延时保护时间为：

同理，其他位于长延时保护区域的过电流所对应的动作时间，也可以通过上述方法求出。

2.2 短延时保护S特性
短延时保护曲线有两种：定时限I²t OFF和反时限I²t ON。

定时限保护I²t OFF的理解很简单，比如某断路器的短延时保护S的整定电流值为640A，短延时时间为0.5s，那么当过电流大于等于640A，一直到瞬时保护I的下限动作电流值之间，断路器都将延时0.5s再动作。

短延时反时限保护I²t ON的理解与前面长延时保护有点类似，都是遵循I²t=K，故障电流越大，动作时间越短。ABB的Emax框架断路器和Tmax塑壳断路器分别是以10In和8In作为延时时间的电流基准，例如以0.5s()为参考，利用I²t=K等式，可以求出短延时反时限区域其他电流下的延时时间。

2.3 瞬时保护I的特性
瞬时保护I曲线所对应的电流值，当故障电流大于等于瞬时保护整定值时断路器动作(蓝色线)时，瞬时保护立即动作。

值得一提的是ABB的断路器，和施耐德MT/MTZ框架断路器一样也有DIN保护和DINF保护。

DIN保护在GB/T14048.2里也叫瞬时超越保护，当短路电流大于断路器的短时耐电流值，此时如果断路器瞬时保护关闭、短延时保护开启，那么一旦故障电流超过DIN保护电流值，断路器出于自身保护，会立即动作。

DIN保护是断路器的一种自我保护，对于断路器来讲如果自己“扛不住”短路电流(超过了其短时耐受电流能力)，就没必要再继续死撑，还不如尽快跳闸，DIN保护适用于Icw小于等于Ics的断路器。

DINF保护也叫短路接通分断保护MCR，如果断路器在合闸瞬间，恰好合闸在已经存在短路故障的线路上，那么断路器会立即动作，所以断路器为何需要具备短路接通能力，也是因为断路器实际使用过程中会遇到这种工况。DINF保护一般在断路器合闸完成50ms之后自行解除。

3、保护曲线案例分析
前面保护曲线的分析都没有考虑电流和时间的公差范围，而实际上断路器的保护曲线是由上、下两根曲线所囊括的区域，上曲线(upper cure)对应动作时间，下曲线(lower curve)对应最小动作时间。

如下图所示，某断路器长延时保护整定电流I1为250A，延时时间t1为3s(@6Ir)，短延时保护整定电流I2为5.8In=1450A，公差范围±10%，定时限保护I²t OFF，延时时间t₂为0.5s，公差范围±10%，瞬时保护I关闭。

所以结合电流和时间的公差范围来分析：
①当故障电流小于I2-10%大于1.3I1时，属于断路器的长延时保护区域，动作时间范围介于该故障电流垂直线与反时限曲线的两个交点之间；
②当故障电流介于I2-10%和I2+10%之间时，断路器动作时间范围为0.45s~4.75s；
③当故障电流大于I2+10%时，短延时保护的延时时间为0.45s~0.55s之间。

4、总结
对于低压断路器保护曲线的理解，在你没有捅破这层窗户纸之前会觉得很难，而一旦理解就会豁然开朗，有种柳暗花明又一村的感觉。
理解保护曲线的几个难点总结如下：

个是对于两个动作模糊区域的理解，过载保护模糊地带在约定不脱扣电流和约定脱扣电流之间区域，短路保护模糊地带在磁保护(瞬时保护)整定电流下限值与上限值之间的区域。前者是“热保护(长延时)”可能动作可能不动作，后者是“磁保护(瞬时保护)”动作还是不动作。

第二个是对于短延时保护中反时限I²t ON的理解，因为定时限I²t OFF时，故障电流达到了短延时保护设定值，就会按固定的延时时间动作，但如果是反时限，动作时间不再是“固定”延时时间，而是电流越大，动作越快；

第三个是对于瞬时超越保护(DIN保护)的理解，它其实是断路器的一种自我保护机制，超过了自身能力的时候就别再死撑，当断不断必受其乱，此时快刀斩乱麻，别犹豫。

作者：宾昭平

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