电动机保护断路器的瞬时脱扣电流值如何整定？

电动机接通电流峰值与起动电流的关系

实际应用中，电动机的接通电流峰值如果不是实际测量就无法获取准确的数据，这给设计阶段断路器瞬时保护整定带来不便，但电动机厂家会提供额定电流和起动电流参数，所以设计规范里常常以起动电流为基准，选取一定的系数再整定断路器瞬时保护电流值。

如图3为ABB M2BAX型电机参数 ，I为电动机额定电流，IS/IN就是起动电流与额定电流的比值，一般情况下比值范围为4.8~8之间，对于IE3高效电机，其起动电流倍数会增加13.5%左右。

图3 ABB M2BAX型电动机参数

GBT 214210-2016 单速三相笼型感应电动机起动性能中对接通电流峰值和起动电流之间的关系做了归纳总结：电动机接通电流时会有一个0.5周的不对称瞬时峰值电流，为稳态值（起动电流稳态值--笔者注）的1.8倍~2.8倍，此电流的峰值与衰减时间与电动机的设计及合闸相角成函数关系。

这说明当我们已知某电动机的起动电流参数时，可估算其接通电流峰值为1.82.8倍起动电流，如果换算成接通电流有效值则约为1. 32倍起动电流。

GB50055-2011 通用用电设备配电设计规范中，用于电动机短路保护的断路器，其瞬时过电流保护整定值应取电动机起动周期分量最大有效值的2~2.5倍，也是考虑到电动机起动电流的第一个半波的有效值通常不超过其周期分量有效值的2倍，个别可达2.3倍。

由于瞬时过电流脱扣器动作与断路器固有分断时间无关，例如施耐德Micrologic 1.3M 电动机保护型脱扣器（如图4），其瞬时保护的非脱扣时间为0，即只要电动机接通电流有效值（或故障电流）达到瞬时保护整定值就会动作，最大分断时间不会超过30毫秒，所以瞬时保护整定值应躲过电动机起动电流第一半波的有效值（即接通电流有效值-笔者注），或采用短延时保护躲过接通电流。

图4 Micrologic1.3M 电动机保护型脱扣器特性

施耐德技术资料Complementary technical information 2019从断路器保护的角度用图形直观地展示电动机接通电流峰值与断路器瞬时保护整定值之间的关系。

如图5所示，In为电动机额定电流；Id为电动机起动电流（有效值），一般为电动机额定电流的5.88.6倍；Id'' 为电动机接通电流峰值（峰值），为起动电流的22.5倍，这一倍数范围与GBT 21210-2016里相近(注：GBT 21210-2016里接通电流峰值为1.8~2.8倍起动电流)；Irm为断路器瞬时保护整定值（有效值），误差范围±20%。

图5 电动机起动特性与断路器保护特性关系图

对于普通电动机，接通电流峰值与起动电流的比值范围为22.1，对于高效电动机，比值范围为2.22.5，如表1所示。

如果转换成接通电流有效值与起动电流的比值，两种电机取值范围为1.414~1.76，参考GB50055-2011的整定原则，瞬时保护整定值取2倍起动电流值，可以躲过电动机起动瞬间的接通电流。

表1接通电流峰值与起动电流关系

如果我们将上述设计手册和标准中接通电流峰值（或有效值）与起动电流有效值之间的关系归纳到表2，就可以发现断路器瞬时保护整定值按GB50055-2011的要求取2~2.5倍起动电流时，可以躲过电动机接通电流，避免瞬时保护误动作。

表2 相关标准中接通电流与起动电流参数对比

结语

通过前面的分析，我们可以得到以下2个结论：

1.已知电动机接通电流峰值，由于断路器瞬时保护整定值是以电流有效值表达，所以需要将接通电流峰值转化为接通电流有效值，再与断路器瞬时保护整定值进行比较，以避免起动过程断路器瞬时保护误动作。比较保守的方式是断路器瞬时保护下偏差的电流值大于电动机接通电流有效值，但弊端是降低短路保护灵敏度，适用于在用户现场分析和解决断路器瞬时保护误动作故障。

2.已知电动机起动电流，参考GB50055-2011规范中的原则，将断路器瞬时保护电流值整定为2~2.5倍电动机起动电流，适用于设计初期断路器瞬时保护电流值的选择；