低压进线断路器的短时耐受电流参数如何考虑？

***DIN保护工作原理 ***

我们看MTZ1和NS630b断路器参数中有一栏“集成瞬间保护 ，峰值±10%”，这其实就是施耐德框架断路器和大塑壳断路器的DIN保护（DIN是法语Déclencheur INstantané的缩写），英文翻译为Instantaneous self-protection release，中文翻译见GB14048.2中8.3.5中的定义—— 瞬时超越脱扣器（Instantaneous Override）,也简称HSISC 。

对于具备短时耐受电流参数的B类断路器，瞬时脱扣器在电流大于其短时耐受电流值时动作，这种型式的脱扣器叫 “瞬时超越脱扣器” 。

瞬时超越脱扣器只存在于Icw＜Icu的断路器上 ，例如对于ABB Emax 2断路器，当故障电流小于其短时耐受电流值时，分断时间为40ms，当故障电流大于其短时耐受电流值时，分断时间为25ms。

GE 的M-PACT Plus框架断路器部分型号的瞬时超越脱扣电流阈值为80kA，其他厂家的断路器提到瞬时超越脱扣器的不多。

DIN保护是断路器的一种自我保护，对于短时耐受电流小于短路分断能力的断路器，如果短路电流小于其短路分断能力但是大于其短时耐受电流参数，且瞬时保护处于关闭状态，断路器先承受一定时间短路电流后再分断，由于短路电流已经超过了断路器自身的短时耐受电流值，意味着短路电流产生的 热效应和电动力EDW（Electrodynamic Withstand）会超出了断路器能承受的范围（图8），那么出于自身保护的要求，即使短延时保护开启（瞬时保护关闭），断路器DIN保护会快速动作，动作时间小于25毫秒。

图8 DIN保护值与EDW关系

断路器保护单元功能结构如图9，铁芯CT提供电源给所有功能模块，包括故障脱扣线圈的电源，电流的测量由空心CT（罗氏线圈）完成。长延时保护、短路短延时保护以及瞬时保护情况下的电流信号先经过ASIC集成电流处理，再经过微处理器MCU分析、判断；如果电流大到一定程度，那么就直接由ASIC集成电路发出脱扣命令，即 MCR&HSISC脱扣，施耐德叫DINF&DIN保护脱扣 。

图9 断路器保护单元功能结构图

MCR叫接通分断保护 ，当断路器合闸在潜在的短路故障线路上时，如果短路电流超过了断路器的MCR保护阈值，那么断路器会立即跳闸，也是断路器的一种自我保护方式。

常规的三段保护脱扣和MCR&HSISC脱扣原理有明显的区别，如图10所示，通常P4.7为经过MCU处理后的电流信号，经过比较器比较，触发单稳态电路，执行脱扣动作----常规三段保护脱扣；但当短路电流很大达到一定程度时，不经过MCU处理，直接由电压比较电路后脱扣，所以脱扣时间更短-----MCR&HSISC保护脱扣。

图10 MCR保护与HSISC保护电路图

MCR（DINF）保护是在断路器合闸时起作用，经过100ms (MTZ是50ms)之后切换成HSISC（DIN）保护，DIN保护在断路器正常运行时，如果出现大于其短时耐受电流值的短路故障，DIN保护直接跳过短延时保护和瞬时保护的运算逻辑，快速动作切除故障。短延时保护、瞬时保护、MCR（DINF）保护、HSISC（DIN）保护之间的对比关系见表2。

表2 各种保护特性对比

MTZ框架断路器只有Icw＜Icu的型号具有DIN保护功能，具体型号如表3。例如MTZ16 H2的短时耐受电流值为42kA/1s，DIN保护动作值90/2.1≈42.8kA（有效值），系数2.1见表1，比其短时耐受电流值略大。

只要线路中出现的短路电流超过其短时耐受电流值，瞬时保护关闭（不关闭时只要达到瞬时保护动作值时，断路器瞬时保护动作），此时即使短延时保护开启，那么最终是断路器DIN保护快速动作，而不是按短延时保护延时一定时间再动作，与下级断路器的极限选择性电流等于其短时耐受电流为42kA。

表3 具有DIN保护功能的MTZ断路器型号

• Part 5 、* **** B类断**********路器（Icw＜Icu）与A类断路器之间的选择性

实际应用中，出线断路器大多是塑壳断路器（A类），进线断路器一般是框架断路器（B类），前面已经讨论过B类断路器（Icw=Icu）与A类断路器之间的选择性，如果进线断路器Icw＜Icu，那么它与塑壳断路器的选择性如何呢？

以MTZ1 06~16H1/H2/H3框架断路器（H2/H3型号的Icw＜Icu）与NSX100-630塑壳断路器为例（图11），从表3中查到二者之间可以实现完全选择性（T代表Total discrimination）。

假如低压配电系统预期短路电流为50kA，查询塑壳断路器NSX100-630的限流曲线，短路电流50kA在未限流的情况下其峰值为50*2.1=105kA（峰值），经过NSX断路器限流后其峰值35kA/30kA/20kA/19kA（图12），而MTZ106-10 H2的DIN 保护动作值为90kA（峰值）, 所以二者可以实现完全选择性。

图11 MTZ1 06~16H1/H2/H3与NSX100-630选择性

图12 NSX断路器限流曲线

• Part 6 、总结* ****

** 对于低压断路器，在分断、接通短路故障时首先要保证自身的短路分断、接通能力是否满足，例如其短路分断能力要大于线路预期短路电流，短路接通能力要大于预期短路电流峰值，这样才能成功分断或接通预期短路故障，而不会造成断路器自身损坏。**

同样的道理，断路器分断时也要考虑是瞬时分断还是先耐受短路电流一定时间后再分断，瞬时分断情况下（瞬时保护动作）断路器承受短路电流的时间十几个毫秒到几十个毫秒，而耐受几百毫秒时间短路电流再分断（短延时保护动作），短路电流热效应和电动力效应对断路器触头和导电回路要求更苛刻，这时候要看断路器是否具备耐受一定时间短路电流后再分断的能力，即短时耐受电流参数。

对于框架断路器（B类），Icw=Icu情况下延时分断等于其短时耐受电流值的短路电流，断路器可以在先保证自身安全的情况下成功分断短路电流；在Icw＜Icu情况下，短路电流大于其短时耐受电流值且延时分断，会造成断路器分断失败，所以在这种情况下，其瞬时超越脱扣器（如果有）快速动作可以保证断路器自身安全的同时切断短路故障。

低压进线断路器（B类）短时耐受电流参数的选择可以大致参考以下几种情况：

1、选择Icw=Icu且下级断路器为A类，瞬时保护关闭且短延时保护开启，那么两台断路器之间容易实现完全选择性；

2、选择Icw＜Icu且下级断路器为B类，瞬时保护关闭且短延时保护开启，那么两台断路器之间的选择性极限电流为上级断路器的短时耐受电流值Icw，因为如果短路电流高于断路器的Icw，断路器出于自我保护，其瞬时超越脱扣（如果有）会动作（施耐德称DIN保护动作）；

3、选择Icw＜Icu且下级为A类限流型塑壳断路器，上级断路器瞬时保护关闭时，理论上可以通过比较限流后的短路电流峰值与上级断路器的瞬时超越脱扣动作值（施耐德称DIN保护值）的大小，来判断是否能满足完全选择性，但由于同一配电系统中存在不同厂家的断路器，限流特性和瞬时超越脱扣动作值（DIN保护值）不一样，为避免越级跳闸或同时跳闸，需慎重校验断路器之间的选择性，或直接参考厂家提供的选择性配合表。