借助ABB公司在2007年9月份發(fā)布的低壓斷路器脫扣曲線白皮書，我們來詳細解讀保護曲線各段的意義，同時與諸位分享一些心得體會。
1、熱磁式斷路器的保護曲線
低壓斷路器的脫扣單元有熱磁式和電子式兩種，由此對應兩種脫扣曲線，第一種便是熱磁脫扣曲線，常見于熱磁式塑殼斷路器和微斷。
如下圖所示，I1min是斷路器過載保護的約定不脫扣電流值，當電流小于I1min時，斷路器可以長期承載該電流，不會發(fā)生熱保護動作；I1max是斷路器過載保護的約定脫扣電流值，當電流等于I1max時，斷路器的熱保護會在約定脫扣時間內動作。
I3min是斷路器磁保護電流值的下限值，當故障電流低于I3min時，斷路器磁保護不會動作；I3max是斷路器磁保護電流值的上限值，當故障電流大于等于I3max時，斷路器磁保護會立即動作。
介于I1min和I1max之間的電流，斷路器的過載保護可能會動作，也可能不會動作，屬于熱保護的模糊地帶；同理，介于I3min和I3max之間的電流，斷路器的磁保護可能會動作，也可能不會動作，屬于磁保護的模糊地帶；
介于I1max和I3min之間的電流，斷路器的過載保護會動作，動作時間范圍介于該電流對應的垂直線與反時限曲線的兩個交點之間。
例如，某熱磁式斷路器的熱保護整定電流I1為200A，磁保護整定電流I3為2000A，當回路里出現300A的過電流時，熱保護動作時間為36.8s左右(此處未考慮時間誤差范圍)。
2、電子式斷路器的保護曲線
第二種類型的保護曲線是電子式脫扣單元保護曲線，常見于塑殼斷路器和框架斷路器，電子式脫扣單元可以實現長延時L、短延時S、瞬時I和接地故障G等保護。
電子式脫扣單元相對于熱磁式，其長延時保護整定電流范圍更寬，一般為脫扣器額定電流的0.4~1.0倍，而熱磁式一般為0.7~1.0倍。電子式脫扣器另一個特點是可以比較精確的設定短延時保護的電流和延時時間。
2.1 長延時保護L特性
對于斷路器的長延時保護，和熱磁式斷路器熱保護曲線一樣，電流與時間呈反時限特性，即電流越大，斷路器動作時間越短。
ABB在其白皮書中將長延時保護的反時限曲線的允通能量定義為常數即I2t=K如，下圖所示。通常長延時保護的延時時間一般默認為6Ir所對應的時間，常見的有3s，6s，9s和18s等，時間數值越大，代表斷路器在6倍Ir的過電流下的保護延時時間越長。
長延時保護的延時時間是可調的，假如某斷路器的長延時保護整定流I1=125A，延時時間設定值為3s(@6Ir)，那么當發(fā)生3Ir=375A的過電流時，長延時保護的動作時間為多少呢？
根據I2t=K原則，通過如下公式：
我們可以求出3Ir時的長延時保護時間為：
同理，其他位于長延時保護區(qū)域的過電流所對應的動作時間，也可以通過上述方法求出。
2.2 短延時保護S特性
短延時保護曲線有兩種：定時限I2t OFF和反時限I2t ON。
定時限保護I2t OFF的理解很簡單，比如某斷路器的短延時保護S的整定電流值為640A，短延時時間為0.5s，那么當過電流大于等于640A，一直到瞬時保護I的下限動作電流值之間，斷路器都將延時0.5s再動作。
短延時反時限保護I2t ON的理解與前面長延時保護有點類似，都是遵循I2t=K，故障電流越大，動作時間越短。ABB的Emax框架斷路器和Tmax塑殼斷路器分別是以10In和8In作為延時時間的電流基準，例如以0.5s(Tmax@8In)為參考，利用I2t=K等式，可以求出短延時反時限區(qū)域其他電流下的延時時間。
2.3 瞬時保護I的特性
瞬時保護I曲線所對應的電流值，當故障電流大于等于瞬時保護整定值時斷路器動作(藍色線)時，瞬時保護立即動作。
值得一提的是ABB的斷路器，和施耐德MT/MTZ框架斷路器一樣也有DIN保護和DINF保護。
DIN保護在GB/T14048.2里也叫瞬時超越保護，當短路電流大于斷路器的短時耐電流值，此時如果斷路器瞬時保護關閉、短延時保護開啟，那么一旦故障電流超過DIN保護電流值，斷路器出于自身保護，會立即動作。
DIN保護是斷路器的一種自我保護，對于斷路器來講如果自己“扛不住”短路電流(超過了其短時耐受電流能力)，就沒必要再繼續(xù)死撐，還不如盡快跳閘，DIN保護適用于Icw小于等于Ics的斷路器。
DINF保護也叫短路接通分斷保護MCR，如果斷路器在合閘瞬間，恰好合閘在已經存在短路故障的線路上，那么斷路器會立即動作，所以斷路器為何需要具備短路接通能力，也是因為斷路器實際使用過程中會遇到這種工況。DINF保護一般在斷路器合閘完成50ms之后自行解除。
3、保護曲線案例分析
前面保護曲線的分析都沒有考慮電流和時間的公差范圍，而實際上斷路器的保護曲線是由上、下兩根曲線所囊括的區(qū)域，上曲線(upper cure)對應最大動作時間，下曲線(lower curve)對應最小動作時間。
如下圖所示，某斷路器長延時保護整定電流I1為250A，延時時間t1為3s(@6Ir)，短延時保護整定電流I2為5.8In=1450A，公差范圍±10%，定時限保護I2t OFF，延時時間t2為0.5s，公差范圍±10%，瞬時保護I關閉。
所以結合電流和時間的公差范圍來分析：
①當故障電流小于I2-10%大于1.3I1時，屬于斷路器的長延時保護區(qū)域，動作時間范圍介于該故障電流垂直線與反時限曲線的兩個交點之間；
②當故障電流介于I2-10%和I2+10%之間時，斷路器動作時間范圍為0.45s~4.75s；
③當故障電流大于I2+10%時，短延時保護的延時時間為0.45s~0.55s之間。
4、總結
對于低壓斷路器保護曲線的理解，在你沒有捅破這層窗戶紙之前會覺得很難，而一旦理解就會豁然開朗，有種柳暗花明又一村的感覺。
理解保護曲線的幾個難點總結如下：
第一個是對于兩個動作模糊區(qū)域的理解，過載保護模糊地帶在約定不脫扣電流和約定脫扣電流之間區(qū)域，短路保護模糊地帶在磁保護(瞬時保護)整定電流下限值與上限值之間的區(qū)域。前者是“熱保護(長延時)”可能動作可能不動作，后者是“磁保護(瞬時保護)”動作還是不動作。
第二個是對于短延時保護中反時限I2t ON的理解，因為定時限I2t OFF時，故障電流達到了短延時保護設定值，就會按固定的延時時間動作，但如果是反時限，動作時間不再是“固定”延時時間，而是電流越大，動作越快；
第三個是對于瞬時超越保護(DIN保護)的理解，它其實是斷路器的一種自我保護機制，超過了自身能力的時候就別再死撐，當斷不斷必受其亂，此時快刀斬亂麻，別猶豫。
作者：賓昭平
