断路器负载电流的安全选择数据和计算公式(理论)

如何计算断路器的负载电流大小？

断路器作为最基本的电气保护开关元件，保证断路器能可靠保护线路和负载的安全。

有没有断路器负载电流的安全选择数据和计算公式，国家标准GB14048.2断路器是针对断路器的额定电流所制定的检验标准。

什么条件下的负载电流在断路器的安全保护范围之内，对于专业技术人员来说是比较繁琐的计算问题，而对于非专业技术人员和操作者更是非常困难的问题。

在国内外的相关技术文献中也很难找到相应的计算公式，也没有相关的经验数据可提供。因此，人们设计或选择、使用断路器时都是根据预期的最大负载电流来选择断路器的额定电流，或根据短路分断能力来选择断路器的额定电流，甚至有人为了避免的频繁跳闸现象，把断路器的额定电流选得很大，或者把可调脱扣器的整定电流调得很高，远远高出预期的最大负载电流。

导致很多场合的断路器从设计到使用当中根本就不在安全保护线路和负载的范围之内，确切地说：该断路器根本就没有给线路和负载提供任何保护。线路和负载处于无保护状态下，当线路或负载出现过载、短路故障时，不可避免的将发生事故和火灾，甚至造成重大财产损失的人员伤亡。

由于人们在选择断路器的额定电流或整定可调脱扣器的断路器的额定电流时，一直没有可量化的确切电流范围，没有可供准确计算断路器安全负载电流的计算公式，以至造成很多人认为只要安装了断路器就能保护线路和负载的安全了，甚至很多行业内的专业人员也有如此认识，造成实际额定负载电流不在断路器的安全保护范围之内，失去非常重要的保护功能，甚至造成重大的技术失误和后患。

笔者通过总结多年实践工作经验和分析、实验，参照国家断路器标准GB14048.2及国际标准idt IEC 60947-2:1997断路器之规定，，归纳整理出可供准确计算断路器安全负载电流的计算公式，通常只要按公式计算出最低保护极限负载电流，按此公式计算结果选择或整定断路器的额定电流，就可以起到安全保护线路和负载了。断路器的最高极限电流一般不超过断路器的额定电流都能满足要求。

1、反时限过载保护特性

根据国家断路器标准GB14048.2规定，配电保护型断路器反时限过载保护断开特性。

约定不动作电流为额定电流或整定电流的1.05倍，约定动作电流为额定电流或整定电流的1.3倍。

配电保护型断路器的反时限断开特性（见下表）

下表为配电保护型断路器的反时限断开特性

通过电流名称 整定电流倍数 约定时间/h

Ir≤63A Ir＞63A
约定不动作电流1.05Ir ≥1 ≥2
约定动作电流1.30Ir ＜1 ＜2

导出的断路器反时限过载保护安全负载电流计算公式如下：

最低极限负载电流为大于：约定不动作电流除以约定动作电流、再乘以断路器的额定电流，即
1.3IL＞1.05Ir ；IL＞1.05/1.3Ir；即IL＞0.81Ir

最高极限负载电流为：断路器的约定不动作电流，即≤1.05Ir

注：因为如果大于断路器的约定不动作电流，则反时限保护将开始起控，最终完成脱扣动作。

根据以上的断路器的反时限过载保护特性可以计算出最低极限电流IL为： 约定不动作电流除以约定动作电流，再乘以断路器的额定电流Ir。断开特性的约定不动作电流比约定动作电流，反应了约定不动作电流占约定动作电流的比例，该比例即为脱扣动作的最低极限范围，再乘以作为标尺的断路器额定电流Ir，即得到该断路器的最低极限脱扣动作电流IL，负载设备的额定电流只有大于断路器的最低极限脱扣动作电流IL，断路器才具有保护线路和负载的相应保护性能。即

1.3IL＞1.05Ir ；IL＞1.05/1.3Ir；即IL＞0.81Ir

也就是说：当负载设备的额定电流小于断路器额定电流的81%以下时，断路器已经失去对该负载设备的正常过载保护功能。因为此时即使这个负载设备的实际电流已经超过其额定电流IL的1.3倍，却仍未达到或超过断路器额定电流或整定电流的1.05倍，断路器仍处于约定不脱扣电流的范围内，因此，断路器不会进入脱扣保护状态。

式中：Ir为断路器额定电流，IL为线路或电气设备的额定电流

例如：一台额定电流为100A的断路器，根据公式IL＞1.05/1.3Ir计算得到负载设备的最低极限电流为81A，而要使断路器脱扣保护动作，其最低脱扣动作电流为大于额定电流100A的1.05倍，即105A。

以下验算负载设备的最低极限电流81A的1.3倍Ir是否大于105A，81A×1.3=105.3A，刚好大于断路器脱扣保护动作的最低极限电流105A。