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作者：程曦

施耐德電氣低壓斷路器産品應用專家

6 限流斷路器與能量選擇性

NSX、CVS 系列塑殼斷路器分斷單元具有獨特專利設計的雙旋轉觸頭，在限流時多串聯一段電弧，并且靜觸頭采用 U 型結構通過洛倫磁力增加觸頭的斥開，相比單斷點拍合式的斷路器具備更加優異的限流特性。同時，内部搭載獨有的 Reflex 能量脫扣系統，借助觸頭斥開後産生高能量的電弧汽化分斷單元内部高分子材料，當能量汽化高分子材料在脫扣氣腔内産生足夠壓力時，将直接推動“活塞”機構完成脫扣，在小于半波時間（10ms）内完成故障電流分斷，這就是 Reflex 能量脫扣。

Reflex 能量脫扣作為獨立的脫扣裝置，相比電子脫扣器省去了測量、運算、比較和脫扣線圈動作環節，相比熱磁式斷路器也縮短了脫扣動作傳動鍊，所以脫扣動作更快。不僅大幅限制了短路電流的峰值和允通能量，同時通過能量脫扣快速動作進一步減小允通能量。

觸頭斥開未必能夠觸發能量脫扣，觸頭斥開是能量脫扣的必要而非充分條件，也就說隻有觸頭先斥開産生串聯電弧開始限流，并且限流的同時串聯電弧産生的能量足夠才能觸發能量脫扣。脫扣的能量與短路電流斥開産生的電弧能量有關，動靜觸頭斥開的阈值與觸頭之間的壓力有關，觸頭壓力又與斷路器的額定電流有關，因此，能量脫扣的阈值相應地由斷路器的額定電流 In 決定。

“

能量脫扣作為一種特殊的脫扣方式，獨立于斷路器正常的過載、短路短延時和瞬動脫扣保護，類似于電流不可調的瞬動保護，但與常規保護由脫扣器動作推動機構脫扣不同，能量脫扣由斷路器分斷單元直接動作推動機構脫扣。常規的瞬動脫扣固有延時 ≥10ms，全分段時間 ≤50ms，電流整定阈值≤15In，而能量脫扣阈值為 25In，脫扣電流高于瞬動保護阈值，分斷時間 <10ms，電流和時間均不可調，如圖 6.2 所示，綠色區域為 NSX 斷路器的能量脫扣區域

圖 6.2 斷路器能量脫扣範圍 - 綠色區域

”

由前面 5.2 節分析可知，超出上級耐受能力（瞬動保護或者後備保護）之後的選擇性通過時間 - 電流特性曲線比對或者理論計算已經無法判斷。而 NSX、CVS 系列塑殼斷路器的能量脫扣作為一種獨立的脫扣方式，對于超過上級耐受之後依然可通過上下級斷路器的能量脫扣實現選擇性。

在下級下遊發生短路故障時，上下級雖然同時檢測到故障電流，但上下級限流以後的短路電流産生的能量僅能觸發下級斷路器能量脫扣，而不足以觸發上級能量脫扣。因為下級額定電流較小而限流能力更強，即使上級斷路器觸頭斥開限流，但上級觸頭斥開産生的能量不足以引起上級能量脫扣，更重要的是，即使上級觸頭斥開時從實際電流角度衡量上級斷路器的瞬動保護會動作脫扣，但因下級的能量脫扣全分斷時間小于上級瞬動的固有動作時間，下級能量脫扣以小于上級瞬動固有動作時間的速度快速切除故障，這樣，上級的瞬動脫扣因實際故障電流持續時間不足而來不及脫扣，上級的能量脫扣因短路産生的能量不足也無法脫扣，因此對于下級下遊的故障隻有下級能量脫扣而跳閘，從而實現了串聯上下級斷路器之間的能量選擇性。

能量脫扣也未必一定能夠實現全選擇性，如果短路電流足夠大，即使經過上下級限流，在上下級觸頭均斥開産生的能量就足以引起上下級斷路器同時能量脫扣，此時也将失去能量選擇性。在上下級斷路器額定電流之比 ≥2.5 倍時，通過能量脫扣可以實現全選擇性，因為經上下級限流以後的故障電流僅能夠讓下級能量脫扣但不足以導緻上級能量脫扣。

圖 6.3 斷路器時間、電流、能量選擇性

因此，能量選擇性是由于短路以後上下級斷路器額定電流的差異，使得同一短路電流在上下級觸頭斥開各自産生能量，但産生的能量僅能使下級脫扣，而不足以使上級脫扣，從而可以實現選擇性。在上下級斷路器額定電流之比 ≥2.5 倍時，通常能量脫扣可實現全選擇性。

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