电动机保护断路器与配电保护断路器有何区别（上）
电动机保护断路器与配电保护断路器有何区别（上）
电动机保护断路器与配电保护断路器在工业和民用电气系统中扮演着重要角色，但它们的保护对象、工作原理和应用场景存在显著差异。本文将从保护对象特性、断路器保护特性、缺相保护原理和温度降容等方面，详细对比这两种断路器的区别，帮助广大工程师更好地理解和应用。
在历史文章：
《如何解读电动机保护断路器（一）》
《如何解读电动机保护断路器（二）》
《如何解读电动机保护断路器（三）》
中，我们已经简单地对比过二者之间的区别。本文将从保护对象的特性、断路器本身保护特性和缺相保护原理、温度降容等几个方面，详细做下对比，方便广大工程师了解二者之间的区别。
先来认识下施耐德的几款低压断路器，图1中GV2/GV3/GV4是典型的电动机保护型断路器，具有热磁保护和单磁保护两种脱扣器。
NSXm/NSX塑壳断路器适用于电动机保护还是配电保护取决于电子脱扣单元的类型，比如Micrologic 2.2/2.3M和6.2/6.3E-M脱扣单元属于电动机保护型（M代表Motor），具有长延时保护、短延时保护、瞬时保护、接地故障保护（仅6.2/6.3E-M）。
Micrologic 1.3M和MA脱扣单元只具有瞬时保护（磁保护），只为电动机提供短路保护。
图1 施耐德电动机保护断路器型号
图2中Acti 9微断和MT/MTZ框架断路器是典型的配电保护断路器，前者适用于配电线路末端如家庭用电回路，后者适用于线路始端如配电变压器低压侧。
NSXm/NSX配电断路器的脱扣器有热磁式TMD和电子式Micrologic 2.2/2.3/5.2/5.3/6.2（不带后缀M）。
图2：施耐德配电保护断路器型号
一、保护对象特性不同
电动机保护断路器的保护对象是电动机，而配电保护断路器的保护对象主要是电缆。
鼠笼式异步电动机起动时的电流波形见图3，大致可以分为三个阶段 。
图3：鼠笼式电机的起动和运行特性曲线
第一个阶段：起动瞬间时会有一个0.5周的不对称瞬时峰值电流，称为接通电流峰值，一般为为起动电流稳态值的1.8倍~2.8倍，这个阶段要保证断路器的瞬时保护整定电流（或磁脱扣电流值）大于接通电流峰值，避免断路器启动瞬间误动作。
在GB50055-2011通用用电设备配电设计规范中就要求 “瞬动过电流脱扣器或过电流继电器瞬动元件的整定电流应取电动机起动电流周期分量最大有效值的2倍2.5倍” ，即断路器的瞬时保护整定值应取起动电流的22.5倍，因此电动机保护型断路器的瞬时保护整定倍数比配电断路器高，一般为14倍额定电流或10~20倍可调。
第二个阶段：起动电流阶段，起动电流的大小一般为额定电流的4.8~8倍，起动时间的长短取决于电动机所拖动的负载转矩、传动系统的传动惯性和加速转矩，这个阶段需要保证断路器的过载保护在起动过程中不能误动作，但是由于电动机起动时间不同，假如断路器在起动电流下的脱扣时间小于电动机起动时间会导致电动机无法成功起动。
在GB 14048.4-2010低压开关设备和控制设备第4-1部分_接触器和电动机起动器（含电动机保护器）标准中，对于电动机保护断路器要求验证脱扣等级。例如脱扣等级10，就要求断路器在7.2倍额定电流下的脱扣时间要大于4s小于10s。
第三个阶段：稳定运行阶段，这时候电动机完全运转起来，长期运行条件下电动机绕组的发热效应近似地按时间和电流平方的乘积作变化，超过额定值的电流会增加绕组的温度，影响绕组绝缘材料的使用寿命。
GB 755-2008 旋转电机定额和性能标准规定，额定输出在315kW及以下和额定电压在1kV及以下的多相电动机应能承受1.5倍的额定电流，历时不小于2分钟，超过这个时间保护电器需要动作，所以对于脱扣等级为10的断路器，1.5倍整定电流下4分钟内需动作。
对于电缆，其长期允许工作电流取决于外层绝缘材料。例如聚氯乙烯（PVC）电缆长期允许工作的最高温度为70℃，交联聚乙烯电缆（XLPE）长期允许工作的最高温度为90℃。
以常用的聚氯乙烯PVC电缆为例，如图4所示来说明线路过载内部热源引起短路起火的过程，当线路无载时，PVC电缆绝缘层的温度与室温相同。
图4：PVC绝缘电缆线路由过载转化为短路引起火灾的过程简示图
当线路通过负载电流时，如果电流不超过线路的额定载流量，则其工作温度不会超过最大允许工作温度70℃，可保证线路的正常使用寿命。
如果线路过载，工作温度超过70℃，线路仍正常工作，但绝缘老化加快，过载越多，老化越快，使用寿命越短，因此线路过载到一定倍数和时间之后，过电流保护元器件应动作切断电源，以免线路老化严重，引起短路等其他故障。
对于电缆的过负荷保护，工业与民用供配电设计手册（第四版）中要求过负荷保护电器的动作特性与导体之间的配合，需满足以下两个条件：
其中，Ic为回路计算电流A；Iz为导体允许载流量A；In为熔断体额定电流或断路器的额定电流或整定电流。
对于家用微断（不能整定），In为微断的额定电流。
对于塑壳断路器和框架断路器，In为断路器的整定电流值（非断路器壳架电流值或脱扣器额定电流值）。
图5为框架断路器或塑壳断路器脱扣器面板上的长延时保护整定电流值Ir，式2中I2为约定脱扣电流值，对于家用微断I2为1.45倍In，对于塑壳和框架断路器的I2为1.3倍整定电流值Ir。
图5：长延时保护整定电流值
未完待续……