摘 要 继2003年发表了《再论低压熔断器和断路器的比较及应用》一文以来，得到了广大电气设计界同行和专家的积极响应和支持，也有不少同行提出了一些值得重视的问题。为此，本文对熔断路和断路器在低压配电系统(专指220/380V交流工频系统)中的应用情况作进一步分析和比较，供大家参考。
任元会 中国航空工业规划设计研究院
关键词 低压熔断器 断路器
随着时代化的发展，低压配电线路遍及城乡，深入工厂、农村、公共建筑以及家庭的每一个角落，很多非电气专业人员包括普通百姓随时都可能接触用电设备（包括家用电器）及线路、插座等。如果保护电器选择和整定不当，不能按要求切断故障电路，就很容易造成因间接接触而导致电击；或因故障产生过热而引发火灾；或者因故障导致上级保护电器非正常切断，从而扩大停电面，造成不应应有的损失。
如何更合理地选择保护电器的类型，分辨哪类保护电器更适用于何种条件，本文现再作进一步分析和比较。
不同保护电器对满足国家标准规定的保护要求的分析和比较
国标《低压配电设计规范》（GB50054—1995）中规定，低压配电线路应装设短路保护，过负载保护和接地故障保护。使用的保护电器主要有两类，即熔断器和断路器。其中，断路器包括非选择型、选择型和剩余电流动作型三类，由于其保护特性差异很大，现分别比较。
1．关于过负载保护
使用断路器时，应利用断路器的长延时过流脱扣器（反时限特性）作过负载保护，其整定值应符合式（1）要求,即
Izd1≤Iz （1）
式中，Izd1——断路器长延时过流脱扣器的整定电流
Iz——导体允许持续载流量
使用熔断器时，其值应符合式（2）要求，即
Ir≤Iz （当Ir≤12A时，应符合Ir≤0.85Iz） （2）
式中，Ir —— 熔断器熔体额定电流
Iz —— 导体允许持续载流量
分析比较 由上两式可以得出，断路器和熔断器作为线路过负载保护器件使用时，要求是相同的。
2．关于短路保护
按GB50054—1995中规定，发生短路时，绝缘导体应按式（3）进行热稳定较验，即
S≥I /K （3）
式中，S —— 绝缘导体的线芯截面
I —— 预期短路电流有效值
t —— 短路电流持续时间，取决于保护电器动作时间
K——不同绝缘材料的导体的计算系数
分析比较 可看出，使用断路器时，应使用其瞬时过流脱扣器作短路保护，由于其动作时间（全分断时间）很小，一般都能满足式（3）要求；选用熔断器时，属反时限特性，短路电流I越大，则熔断时间t越小，一般也能满足式（3）要求。
只有在大容量变压器的低压配电屏引出馈线时，如选用截面（S）过小，则无论是断路器或熔断器，都将难以符合式（3）要求。
3.关于接地故障保护
在电路故障中，接地故障所占比例最大，并涉及到人身安全，所以保护电器的装设更显重要。不同保护电路的效果也有较大差别，并且和配电系统接地方式关系极大。以下以TN和TT接地方式为例进行分析。
（1）TN接地方式
①用于配电干线保护
按GB50054—1995中第4.4.7条规定，接地故障时，要求切断故障回路的时间不宜大于5s。不同保护电器的应用分析如下：
采用熔断器 若使用的熔体额定电流Ir在12～200 A之间，按GB50054—1995中第4.4.8条规定，接地故障电流Id应符合式（4）要求，即
Id≥（5~6）Ir （4）
采用非选择型断路器 用其瞬时过流脱扣器作接地故障保护，按GB50054—1995规定，接地故障电流Id应符合式（5）要求，即
Id≥1.3Izd3 （5）
式中，Izd3 —— 断路器瞬时过流脱扣器的整定电流
通常，非选择型断路器的Izd3为Izd1的5~10倍，代入式（5），得
Id≥1.3[(5~10) Izd1]=(6.5~13) Izd1 （6）
采用选择型断路器 此时，可用短延时过流脱扣器作接地故障保护，则Id应符合式（7）要求，即
Id≥1.3 Izd2 （7）
式中，Izd2 —— 断路器短延时过流脱扣器的整定电流
最常用的Izd2 值取为Izd1 的2~5倍，代入式（7），得
Id≥1.3[(2~5) Izd1]=(2.6~6.5) Izd1 （8）
实际上，现今的选择型断路器都是智能型的，除有短延时外，还可以带接地故障保护功能，其整定值比Izd2还小得多，能够实现更高的动作灵敏性。
分析比较 一般情况下，选用熔断器的Ir 和断路器的Izd1相等，将式（4）（6）、（8）相比较，可得出如下结论：
采用选择型断路器，要求Id大于（或等于）2.6~2.5倍Izd1，较容易满足动作灵敏性要求，由于选择型断路器本身带接地故障保护，故其整定值更小。
但是选择型断路器价贵，一般仅用于低压配电系统首端或引出的容量很大的馈电干线（630~800 A及以上）。而实际使用的断路器，绝大多数是非选择型的。
熔断器和非选择型断路器比较，前者要求Id不小于5~6倍Ir，其容量满足；后者要求Id不小于6.5~13倍Izd1，当线路长、离变压器较远处，其故障电流Id较小，就难以满足要求了。
② 用于直接起动的笼型电动机末端电路的保护
采用aM型电动机保护用熔断器 其熔体电流选择为Ir≥（1.0~1.1）IM，将此式代入式（4）得
Id≥(5~6) Ir =(5~6)·(1.0~1.1) IM =(5.0~6.6) IM （9）
式中，IM —— 笼型电动机额定电流
采用gG型一般用途熔断器 其熔体电流Ir通常取为IM的1.3~2.5倍，代入式（4）得
Id≥(5~6) Ir =(5~6)·(1.3~2.5) IM=(6.5~15) IM （10）
采用非选择型断路器 其瞬时过流脱扣器Izd3一般应取为IM的12~15倍，代入式（5）得
Id≥1.3 Izd3=1.3[(12~15) IM]=(15.6~19.5) IM （11）
采用选择型断路器 分析同前，较容易满足要求。
分析比较 选择型断路器容易满足要求，但一般说末端电路不必采用。除此之外，比较式（9）、（10）和（11）可知，采用熔断器比非选择型断路器更好，特别是采用aM型熔断器比gG型更佳。
（2）TT接地方式
TT接地方式的接地故障电流很小，不能使用非选择型断路器，通常也不能使用熔断器作接地故障保护，而应采用剩余电流动作断路器。这是断路器的优势。
不同保护电器的选择性分析和比较
1.采用熔断器保护
按《低压熔断器 基本要求》（GB13539—2002）的规定，上下级熔断体的过电流选择比为1.6：1，其选择性可以得到保证，这是产品标准给予的。由于熔断器的反时限特性，其制造的动作误差又较小，只要上级熔断器与下级熔断器额定电流之比等于或大于1.6，就具有选择性，这是熔断器优于非选择型断路器的主要特点。
2.采用非选择型断路器保护
这种断路器是利用其瞬时过电流脱扣器作短路和接地故障保护，当下级断路器所保护的线路发生的故障电流较大、超过上级断路器的瞬时脱扣器整定电流时，则上下级断路器都会瞬时脱扣，而没有延时。虽然有一个毫秒级的分断时间，这只是机械动作时间和灭弧时间。下级快速脱扣，上级断路器也不可返回。这是非选择型断路器的重要弱点，也因此定名为非选择型。
3.上级采用选择型断路器
这种断路器的最大特性是具有短延时过电流脱扣器，因此故障时动作有延时，不论下级用断路器还是用熔断器，只要在配电系统设计中，正确、合理地整定短延时动作电流（Izd2）和延时时间，就能实现选择性动作。
4.分析和比较
（1）选择型断路器有延时，功能多，能很好地实现选择性动作，但价格较贵。一般用于低压配电首端和电流在630~800A及以上的馈电线路。
（2）熔断器具有良好的选择性，简单易行，价格低，宜作为配电系统中间各级配电干线的保护。
（3）非选择型断路器可用于末端回路保护，也可用靠近末端的、负荷不重要、断电后影响不很大的线路保护作用。
分断能力的比较
现代的保护电器，不论是熔断器，还是断路器，都具有足够高的分断能力，能够满足各种低压配电系统的需要；而且有不同大小额定分断电流值的产品，以适应不同条件的应用要求。
变电所低压配电屏引出馈线的保护电器容量较小（如额定电流100A以下），又要求有高分断能力时，熔断器较容易，价格较低，而断路器要选用较高或高分断能力的产品，则价格明显高得多。在这种情况下，熔断器明显优于断路器。
其他性能比较
1.适应遥控要求
断路器运用电动操作机构很容易实现遥控,而熔断器则需要和开关或隔离开关结合，形成开关熔断器组或熔断器式开关并带电动操作时，方可实现遥控。显然，前者应用较多，比后者更优越。
2.操作、维护性能
人们常认为断路器操作方便，故障脱扣后，只需按“复位”钮即可恢复；而熔断器熔断后要更换熔断体，需要有备件。但实际中，其实并非前者很方便，而后者很麻烦。曾和某市电力公司技术管理人员的研讨中获悉一个情况：相同条件下，装设断路器运行中脱扣的台次数和装设熔断器运行中实际熔断的台次数并不相等，后者要少得多，其原因主要有两方面：
①一次短路或接地故障，通常会使靠近的熔断体熔断，而使用断路器，则可能导致几级断路器脱扣。
②有一些故障是暂短的，持续时间很短，仅为毫秒级，可以使断路器的瞬时脱扣器跳闸，而熔断器可“躲过”暂短故障而不熔断。
另外，更换熔断体也很简单，用备件插入即可，不过花费几元至几十元备品费用；而断路器也不只简单的“复位”，经过较大短路电流而脱扣后，有时需要维修乃至大修。
3.缺相运作问题
使用熔断器时，故障可能导致一相熔断，形成缺相运行，这是熔断器的一个缺点，而断路器则不会发生这个问题。当然，这个缺陷也容易解决。对于照明回路，缺相能被及时发现，也无危害；对三相电动机负载，应使用缺相保护型热断电器就可以克服缺相运行的缺陷。
4.价格比较
使用熔断器的价格一般要比非选择型断路器低。当要求高分断能力时，熔断器容易做到，费用增加不大，断路器也可做到，但费用增加会很大。
简单的结论意见
（1）按照两类保护电器的特点，分析在配电系统不同部位应用时，应主要根据本文关于选择性分析和比较的意见实施。
（2）不论何种保护电器，均应满足动作灵敏性要求，参见本文关于国标中保护要求的分析和比较意见。TN接地方式当故障电流（Id）较小时，熔断器略显优越；TT接地方式，一般不能用熔断器更不能用非选择型断路器，应使用剩余电流动作断路器。
参考文献
1、国家标准《低压配电设计规范》GB50054—1995
2、《工业与民用配电设计手册》，第三版，中国航空工业规划设计研究院等编，中国电力出版社，2005年07
3、任元会，低压熔断器和断路器的比较及应用，《低压电器》2003年第5期
目前由于UPS系统在电源供电质量和不间断等方面的优势，各行各业的重要负载都大量使用UPS，尤其UPS在工业领域的应用得到了高度的关注，那么，UPS在工业领域的应用要点到底要注意什么，每人都有自己的见解，在这里，我们结合UPS的电气性能和一些国际标准要求，来谈一下自己的看法。
3/1（三单）就是三相输入，单相输出，即通常说的380V进220V出，一般容量在60KVA以下使用，它的优点是输出配线方便。3/3（三三）就是三相输入，三相输出，即通常说的380V进380V出，它的优点是可减少三次谐波的产生。在容量大于60KVA时，必须选择3/3。
参数页上我们看操作温度0-40°C，相对湿度0 - 95%都能正常工作，但我们要在使用时注意，UPS是有电池系统的，温度太高和太低对电池的寿命和正常工作，都有很大的影响，所以在有UPS的机房里，用户大都会加装空调以保持温度和湿度的适中，从而保证UPS使用寿命。对于在工业行业中运行的UPS，音响噪声肯定会比商用的要大一些，这主要是在设计散热方案时，要更多的考虑用电环境和散热效果。
对输入功因和THDI，很多行业都提出了强制规定，这主要是顺应国家节能减排和绿色环保的新趋势，各行各业都真真的重视了。比如在中华人民共和国通信行业标准,通信用不间断电源——UPS里,就把UPS分成 I, II, III相对应的输入功率因数为0.95≥ 0.90≥ 0.85≥。输入电流谐波成分为 <5%< span=""> << span="">15% <25%< span="">。而又只有I类是达到节能减排的绿色要求的。因为根据IEC61000的标准要求输入功率因数大于0.92,输入THDI小于8%，这是绿色电源的基本要求。
与之相对应的整流技术方案为：如果要达到节能减排的绿色要求，只有IGBT整流才能达到，12脉冲整流需加11次无源滤波器，6脉冲整流需加有源滤波器才能达到。
另外，宽裕的输入电压范围400V ± 20% (高达 –35% @70% 额定负载)，和输入频率范围50 / 60Hz ± 10%，可使UPS在恶劣的电网中，正常工作。
输出电气特征的电压畸变是指：UPS输出在带负载时，负载电流所引起的UPS输出电压正弦波形的畸变。在电路分析中，我们引入纯电阻负载、纯电感负载、纯电容负载三大类，这三大类负载在现实中基本没有，又称理想负载。通常人们把偏纯电阻负载（不完全），电流电压线性变化的负载叫线性负载，反之叫非线性负载。非线性负载电流会引起UPS输出电压正弦波形的较大畸变。
国标GB/T7260-3中对线性负载有明确的定义:“3.2.6 线性负载 linear load 当施加可变正弦电压时,其负载阻抗参数(Z)恒定为常数的那种负载。”
线性负载根据电压和电流的相位的关系又可分为电阻性（如电阻、电炉、白只灯等）、电感性（如感应电动机、变压器等）、电容性（如电容器等）负载。
国标GB/T7260-3中对非线性负载也有明确的定义:“3.2.7 非线性负载 non-linear load 负载阻抗参数(Z)不总为恒定常数,随诸如电压或时间等其它参数而变化的那种负载。”
电压和电流之间是非线性关系的负载。在负载投入、运行过程中，电压、电流关系是经常变化的，其波形也不是我们说的正弦交流波，而是含有不光滑的畸变波形，根据数学的方法可分解为基波和一系列的高次谐波，主要是5次、7次奇次谐波。
这就是我们要强调UPS输入功率因数、输入电流谐波成分的原因，因为对于电网（市电）来说，UPS就是电网的负载，它的输入功率因数高，输入电流谐波成分小，对电网就是线性负载，就不会对电网造成污染，也就不会影响电网和电网上其它设备的安全及运行。
这款UPS为绿色UPS，由于它是电池非直接直流母线，直流母线电压最高在800V左右，既±400V左右，它不需要加输出升压变压器，其正弦波每相交流电压的峰峰值电压就能达到630V左右。只需内置1：1输出隔离变压器。在这里要强调的是：内置或外置1：1输出隔离变压器，是有很大区别的，内置1：1输出隔离变压器的运行状态，完全是UPS主机的一部分，它为UPS主机的控制板所控制。而外置1：1输出隔离变压器，则达不到这样的效果。
对于不带内置输出隔离变压器的UPS来说，UPS所输出的交流电源中，常包含较大直流分量，且当因故致使UPS中的逆变器的IGBT管被短路击穿时，来自直流总线的直流高压就可能会被直接送到用户的负载上，从而对设备硬件的安全运行带来严重的威胁。且内置输出隔离变压器的UPS，是一个再生的TN-S系统，它能产生新的中性线，隔离输入和输出之间的电气连接，有效地降低输出的零地电压。
在一些工业领域，对UPS提出了防腐标准，要求UPS内部电子元器件、印刷电路板、母线、导体及主回路连接端子等采取有效的防止化工气体腐蚀的措施，元器件、印刷电路板采用不少于两层防腐涂层处理。此款UPS为标配两层防腐涂层处理。
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