GB 16895.5-2012 低压电气装置第4-43部分：安全防护 过电流保护 （完整版）

43 过电流保护

430.1 范围
本部分规定了带电导体过电流保护的要求。
本部分阐述了带电导体在发生过负荷(见433)和短路（见434）时如何由一个或多个电器进行保护自动切断电源，但是对按照436的规定过电流已受限制者、在433.3（过负荷保护电器的省略）或在434.3（短路保护电器的省略）中所规定的条件得到满足者除外。本部分还包括过负荷保护与短路保护之间的配合(见435)。
注1：当故障可能引起过电流的数值与过负荷的数值差不多时，符合433规定的带电导体过负荷保护，可认为也是这类故障的过电流保护。
注2：本部分的要求没有考虑外界影响。
洼3：本部分规定曲对导体的保护不必保护与该导体连接的设备。
注4：利用插头和电源插痤将设备连接到固定鞋置的软电缆，并不属于本部分的范围，因此设置过电流保护也不是必需的。
注5：在本部分中，分断并不意味着隔离。

430.2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可步的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 16895.6-2000 建筑物电气装置 第5部分：电气设备的选择和安装第52章：布线系统(idt IEC 60364-5-52：1993)
IEC 60269-2 低压熔断器 第2部分：专职人员使用的熔断器的补充要求（主要用于工业的熔断器）标准化熔断器系统示例A至I(Low-voltage switchgear and controlgear assemblies-Part 2：Particular requirements for busbar trunking system(busways))
IEC 60269-3 低压熔断器 第3部分：非熟练人员使用的熔断器的补充要求（主要用于家用和类似用途的熔断器）标准化熔断器系统示例A至F(Low-voltage fuses-Part 3：Supplementary requirements for fuses for use by unskilled persons(fuses mainly for household and similar applications)Examples of standardized systems of fuses A to F)
IEC 60269-4 低压熔断器 第4部分：半导体设备保护用熔断体的补充要求(Low-voltage fuses Part 4：Supplementary requirements for fuses-links for the protaction of semiconductor devices)
IEC 60364-441 低压电气装置 第4-41部分：安全防护 电击防护(Low-voltage electrical installations-Part 4-41：Protection for safety Protetion against electric shock)
IEC 60439-2 低压成套开关设备和控制设备 第2部分：对母线干线系统（母线槽）的特殊要求(Low-voltage switchgear and controlgea assemblies-Part 2：Particular requirements for busbar trun king systems(busways))
IEC 60947-2 低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器(Low-voltage switchgear and controlgear-Part 2：Circuit-breakers)
IEC 60947-3 低压开关设备和控制设备 第3部分：开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器(Low-voltage switchgear and controlgear-Part 3：Switches，disconnectors，switch-disconnectors and fuse-combination units)
IEC 60947-6-2 低压开关设备和控制设备 第6-2部分：多功能电器（设备）控制与保护开关电器(设备)(CPS)(Low-voltage switchgear and controlgear-Part 6-2：Multiple function equipment-Control and protective switching devices(or equipment)(CPS)
IEC 60724 额定电压1 kV(Um＝1.2 kV)和3 kV(Um＝3.6 kV)电缆的短路湿度限值(Short-circuit temperature limits of electric cables with rated voltages of 1 kV(Um＝1.2 kV) and 3 kV (Vm＝3.6 kV))
IEC 60898(所有部分)电气附件 家用及类似场所用过电流保护断路器(Electrical accessories-Corcuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations)
IEC 61009（所有部分） 家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO)
(Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and Similar uses(RCBOs))
IEC 61534(所有部分) 电源母线系统((all parts)，Powertrack systems)

430.3 一般要求
保护电器应在流经回路导体的过电流引起对绝缘、接头，端子或导体周围的物料有损害的热效应或机械效应危险之前，分断任何过电流。

431 按照回路特征的要求

431.3 在多相系统中中性导体的分断和再接通在要求分断中性导体的场合，其分断和再接通应当是，中性导体不应在线导体分断之前被分断，而再接通则应在线导体连接之前或与其同时接通。

432 保护电器的特性

432.1 兼有防止过负荷电流和短路电流的保护电器
除了在434.5.1中所规定的以外，兼有防止过负荷电流和短路电流的保护电器应分断包括其安装处的预期短路电流在内的任何的过电流，对于断路器还应能接通这一电流。这样的电器可以是：
——兼有过负荷和短路两种脱扣功能的断路器；
——与熔断器串联在一起的断路器；
——具有gG特性熔断体的熔断器。
注1：熔断器包括构成整个保护电器的所有部件。
注2：如果在433.1和434.5中的要求得到满足，则不排除使用其他保护电器。
432.2 只防止过负荷电流的保护电器
这些保护电器应满足433的要求，而且分断能力可小于在保护电器安装处的预期短路电流值。
注1：这些电器通常是反时限的保护电器。
注2：aM型熔断器不保护过负荷。
432.3 只防止短路电流的保护电器
仅进行短路电流保护的电器应被装设在已采用其他方式实现过负荷保护或按433的规定允许不装设过负荷保护的场合。这种电器应具有分断不低于包括其安装处预期的短路电流的能力，对于断路器还应能接通不低于包括其安装处顶期的短路电流。这种保护电器应满足434的要求。
这种电器可以是：
——只具有短路脱扣功能的断路器；
——采用gM、aM型熔断体的熔断器。
432.4 保护电器的特性
过电流保护电器的特性应符合下列标准内相关的规定，例如GB 10963、GB 14048.2、GB 14048.9、GB 16917、GB/T 13539.2、GB 13539.3、GB/T 13539.4或GB 14048.3。
注：并不排除使用其他的保护电器，条件是它们的时间／电流特性具有与本规定等效的保护水平。

433 过负荷保护

433.1 导体与过负荷保护电器之间的配合
防止电缆过负荷保护电器的工作特性应满足以下两个条件：

式中：
I_B——回路的设计电流，单位为安培(A)；
I_Z——电缆的持续载流量，单位为安培(A)(见GB/T 16895.15)；
I_n——保护电器的额定电流，单位为安培(A)。
注1：对于可调的保护电器，额定电流I_n是给定的整定电流。
I₂——保证保护电器在约定的时间内可靠动作的电流，单位为安培(A)。
保证保护电器可靠动作的电流I₂的数值应由电器的生产厂家提供，或由产品标准给出。
在某些情况下，按照本条所装设的保护可能不保证起到保护作用，例如：出现持续的过电流而又小于I₂的情况。在这种情况下，宜考虑选择具有较大截面积的电缆。
注2：I_B是通过线导体的设计电流，或是3次谐波含量大的情况下通过中性导体的持续电流。
注3：保证保护电器在约定的时间内可靠动作的电流，也可被称为I_t,按产品标准给出的I_t或是I_f。I_t和I_f两者是I_n的倍数，而且注意宜正确地表示其数值和系数。
注4：433.1的条件(1)和(2)的说明，见附录B。
注5：在采用修正系数后，设计电流I_B可以被认作为实际电流I_a。见GB/T 16895.1-2008的311。

434 短路保护(本部分仅考虑同一回路导体之间短路的情况。)

434.1 预期短路电流的确定
应确定电气装置每个相应点的预期短路电流，这可以通过计算或通过测量确定。
注：在供电点处的预期短路电流，可以从供电公司获得。

434.3 短路保护电器的省略
下面的两个条件应同时得到满足：
——布线的敷设将短路的危险减至最小(见434.2.1中b)项)；而且
——布线不靠近可燃性材料。
不需要装设短路保护电器的例如有：
a) 将发电机、变压器、整流器、蓄电池连接到相关的控制盘上的导体，保护电器装设在这些控制盘上；
b) 回路的断开可能使有关电气装置的运行出现危险，例如，在433.3.3中所提到回路；
c) 某些测量回路；
d) 在装置的进线端，上级配电设备有一个或多个短路保护电器，而且这些电器保护进线端与总配电盘之间的部分，总配电盘处有进一步短路保护。

434.4 并联导体的短路保护
用一个保护电器可以保护多根并联导体防止遭受短路影响，该保护电器的动作特性应当是当故障出现在某一根并联导体中的最不利于的位置时，仍能保证有效的动作。应考虑并联导体之间的电流分配。故障电流能从并联导体的两端流至故障点。
如果用一台保护电器不能有效保护，则应采取以下一项或多项保护措施：
a) 在敷设布线时应将任一并联导体中短路的危险降至最低，例如，采用防止机械损伤的保护，而且，各导体的安装方式应将火灾的危险或对人的危险降至最低。
b) 对于并联的两根导体，短路保护电器应装设在每根并联导体的电源侧。
c) 对于多于两根的并联导体，则短路保护电器应分别安装在每根导体的电源侧和负荷侧。
在A.3中给出了指导。

435 过负荷保护与短路保护之间的配合

435.1 用一个电器提供的保护
提供过负荷和短路保护的一个保护电器，应满足433和434的要求。

435.2 由分开的电器分别提供的保护
433和434的要求分别适用于过负荷保护电器和短路保护电器。
这些保护电器的特性应配合，以使短路保护电器的允许通过的能量不超过过负荷保护电器不受损伤的允许通过的能量。
注：这种要求并不排除在GB 14048.4中所规定的配合形式。

436 利用电源的特性限制过电流

436 利用电源的特性限制过电流

当供电电源不可能提供超过导体载流量的电流时，可以认为该导体已经具有过负荷保护和短路保护（例如某些电铃变压器、某些电焊变压器和某些类型的热电发生器）。

附录A

A.1 引言
并联导体的过电流保护宜为所有并联的导体提供充分的保护。对于截面积相同、导体材料长度相同以及安装方式相同的两根并联导体，要做到导体中流过的电流基本相等，以满足对过电流保护的要求，是不难做到的。对于更为复杂的导体的设置，应对导体间电流分配不均衡和故障中电流的多个通道进行认真考虑。本附录给出了需要考虑的问题的指导。
注：关于计算并联导体之间电流的更详细的方法，在IEC 60287-1-3中给出。

A.2 并联导体的过负荷保护
当包含有多芯电缆的并联导体的回路中发生过负荷时，在每根导体中的电流增加的比例将是相同的。如果并联导体之间的电流分配是均衡的，那么，只用一个保护电器就能保护所有的导体。在采用适当的并列系数和其他适用系数的情况下，并联导体的截流量(I_Z)是每根导体的截流量之和。
并联电缆之间的电流分配因这些电缆的阻抗不同而不同。对于大截面的单芯电缆，其阻抗中的电抗分量大于电阻分量，这对电流的分配有很大的影响。电抗分量受每根电缆相对的物理位置影响，例如，如果回路的每一相都是由两根大截面的电缆组成，两根电缆具有相同的长度、结构和截面积，而并联设置于不利的相对位置（例如同相电缆捆扎成一束），这样，电流的分配可能是70％/30％，而不是50％/50％。
当并联导体间阻抗的差异导致电流分配不均衡，例如，差别大于10％时，则对每个导体的设计电流和过负荷保护的要求应分别予以考虑。
每根导体的设计电流可以用总负荷和每根导体的阻抗计算求得。
m根并联导体中的第k根导体的设计电流I_Bk由式(A.1)给出：

式中：
I_B——回路的设计电流，单位为安培(A)；
I_Bk——第k根导体的设计电流，单位为安培(A)；
Z_k——第k根导体的阻抗，单位为欧姆(Ω)；
Z₁和Z_m——分别是第1根导体和第m根导体的阻抗，单位为欧姆(Ω)。
在并联导体的截面积不大于120mm²时，第k根导体的设计电流I_Bk由式(A.2)给出：

式中：
S_k——第k根导体的截面积；
S₁…S_m——导体1…导体m的截面积。
单芯电缆的阻抗是电缆相对位置和电缆结构（例如铠装或非铠装）的函数，其阻抗的计算方法在IEC 60287-1-3中给出。并联电缆之间的电流分配推荐采用测试验证。
用设计电流I_Bk代替433.1的公式(1)中的I_B，如式(A.3)所示：

在433.1的条件(1)和(2)的I_Z的值，既可以是每根导体的载流量I_Zk，条件是每根导体有过负荷保护电器（见图A.1），因此：

也可以是，所有导体的载流量之和，即∑I_Zk，条件是所有的并联导体只有一个共用过负荷保护电器（见图A.2），因此：

式中
I_nk——第k根导体的保护电器的标称电流，单位为安培(A)；
I_Zk——第k根导体的持续载流量，单位为安培(A)；
I_n——保护电器的额定电流，单位为安培(A)；
∑I_Zk——m根并联导体的载流量之和，单位为安培(A)。
注：对于母线系统，有关资料宜从制造厂或从GB 7251.2获得。

图A.1 m根并联导体中每根都有过负荷保护电器的回路

图A.2 m根并联导体共用一个过负荷保护电器的回路

A.3 并联导体的短路保护
当导体并联时，保护电器的布置应考虑并联部分内短路的影响。
在采用一个保护电器时，并联配置中的某个导体不可能受到有效的保护，因而宜考虑其他的保护配置。这些配置包括：对每根导体装设单独的保护电器、在每根并联导体的电源侧和负荷侧分别装设保护电器，以及在电源侧装设可联动的保护电器。特殊的保护配置的确定取决于故障条件的可能性。
在多根导体并联连接的情况下，就有多条故障电流通路同时出现的可能，从而导致在故障部位的电流连续激增的后果。对此，可能要在每根并联导体的电源侧(s)和负荷侧(I)都装设短路保护。在图A.3和图A.4中说明的就是这种情况。

图A.3 在故障开始时流通的电流

图A.4 保护电器cs动作后流通的电流

图A.3表示，假如故障出现在导体3的X点，故障电流就会在导体1、导体2和导体3中流通，故障电流和流过保护电器cs和cl的故障电流比例，将取决于故障点的位置。在本例中，是假设最大比例的故障电流将流过保护电器cs。图A.4表示，在保护电器cs一旦动作，故障电流仍然经过导体1和导体2流至故障点X。由于导体1和导体2是并联的，流过保护电器as和bs的电流被分流，可能不足以使它们在所要求的时间内动作，对于这种情况，装设保护电器cl是必要的。应当注意，流过cl的电流小于流过cs并使其动作的电流。如果故障点处靠cl足够近，cl将首先动作。如果在导体1或导体2出现同样的故障，装设保护电器al和bl也同样是必要的。
将保护电器装设在两端的方法，与将保护电器只装设在电源侧的方法相比，它有两个缺点。首先，如果在X点的故障由于cs和cl的动作而被排除了，那么该回路就会由导体1和导体2带着原有的负荷继续运行。因此，导体1和导体2的故障以及随后的过负荷，也许无法被检测出来，因为这取决于故障的阻抗。其次，在X点的故障有可能烧断在cl侧的导体而形成开路，故障余下的一侧则带电而未被检测出来。
另一个可替代6个保护电器的方案是在电源侧装设一个可联动的保护电器。见图A.5。这将防止在故障状态下回路继续运行。

图A.5 可联动的保护电器的说明

附录B

附录B

图B.1 433.1的条件(1)和条件(2)的说明

附录C

C.1 概述
每个回路要装设过负荷保护电器和短路保护电器。这些保护电器通常都需要装设在每个回路的起点。
对于某些应用，过负荷保护或短路保护电器之一，可不遵循这种一般要求，条件是须由其他保护电器来起保护作用。

C.2 在分支回路起点不需要装设过负荷保护的情况
a) 参照433.2.2a)和图C.1，过负荷保护电器P2，可以从分支回路(B)的起点(O)沿支路移动，条件是，在这个分支回路的保护电器P₂的电源侧没有其他分支回路连接或电源插座，而且，按照433.2.2a)的要求，对分支回路的这部分提供了短路保护。

图C.1 过负荷保护电器(P₂)不在分支回路(B)的起点(见433.2.2a))

该过负荷保护电器做为布线系统的保护电器。由于仅用电设备可以产生过负荷。因此，过负荷保护电器可以在分支回路受到短路保护的范围内的任何一处安装。
b) 参照433.2.2b)和图C.2，过负荷保护电器P₂，可以自分支回路(B)的起点(O)被移至不超过3 m的地方，条件是，在分支回路的这段长度上设有其他的连接或电源插座，而且，按照433.2.2 b)的要求，其长度不能超过3m，而且在这段长度上能使短路、火灾以及对人的危险降至最低。

图C.2 过负荷保护电器(P₂)装设在不超过离分支回路(B)起点的3m处(见433.2.2b))

大家认可的长度是3 m，分支回路的这一段没有短路保护，然而，需采取预防措施来保证安全。见433.2.2b)。此外，电源回路的短路保护也可以保护该分支回路直到P₂装设处(见附录D)。

C.3 可以省略过负荷保护的情况
a) 参照433.3.1和图C.3，允许省略过负荷保护的条件是在这个分支回路的保护电器的电源侧既没有其他分支回路连接也没有电源插座，并且适用于下列一种情况：
——分支回路B₂由P1提供过负荷保护(见433.3.1a))；或
——分支回路B₃不大可能过负荷(见433.3.1b))；或
——分支回路B₄用于电信、控制、信号以及类似情况(见433.3.1d))。

注：P₂、P₃和P₄分别是用于分支回路B₂、回路B₃和回路B₄的短路保护电器。

图C.3 可以省略过负荷保护的说明(见433.3.1a)、b)和d))

b) 参照433.3.2.1和图C.4，由433.3.2.1提出的C.2和C.3a)的附加要求，只能适用于IT系统。当这个分支回路的保护电器P₂的电源侧，既没有其他的连接也没有电源插座时，可以省略过负荷保护，并且符合下列一种情况：
——分支回路B₂采用在GB 16895.21中412规定的保护措施，并且由Ⅱ类设备组成；或
——分支回路B₃用RCD保护，该保护在第二次故障出现时立即动作；或
——分支回路B₄安装有绝缘监测电器，它在第一次故障出现时就能分断回路，或发出报警信号以表示有故障存在。

注：P₂、P₃和P₄是分别用于分支回路B₂、回路B₃和回路B₄的短路保护电器。

图C.4 在IT系统中可以省略过负荷保护的说明

在IT系统中，需要考虑可能出现影响不同回路的两个单独的绝缘故障。在大多数情况下，这两个绝缘故障会构成短路。然而，两个故障回路内的故障阻抗、导体的长度和截面积，都可能是未知的。结果，这种可能出现的两个绝缘故障，可能导致至少一个保护电器因过电流而动作。

附录D

D.1 概述
每一个回路都要装设过负荷保护电器和短路保护电器。这些保护电器通常装设在每个回路的起点。
对于某些应用，过负荷保护或短路保护电器之一，可不遵循这种一般要求，而所提供的其他保护仍然有效。

D.2 在分支回路起点不需要装设短路保护的情况
a) 参照434.2.1和图D.1，短路保护电器P2，可以自分支回路(B₂)的起点(O)，沿着(B₂)被移至不超过3 m的地方，条件是在分支回路的这段长度上没有其他的连接或电源插座，而且在434.2.1的情况下，对这段长度，能使短路、火灾以及对人的危险降至最低。

注：S——导体的截面积。

图D.1 短路保护电器(P₂)在分支回路上位置的有限改变（见434.2.1）

大家认可的在分支回路中这3m长的导体，不受到短路保护，但是，供电回路短路保护仍可以提供短路保护直到P₂装设处。
b) 参照434.2.2和图D.2，短路保护电器P₂可以装设在分支回路(B)的起点(O)的电源侧的某点处，条件是按照432.2.2的规定该分支回路的起点与这段分支回路的短路保护电器之间的最大长度，按“三角形法则”的规定。
具有截面积为S₂的在O点处分支的导体，其利用装设在A点的保护电器P₁提供短路保护的最大长度，是在三角形BON中给出的长度ON。
本条可以用在只有短路保护的情况。在这个例子中，是不考虑过负荷保护的（见C.3）。
这个最大长度与能使保护电器P₁动作的最小短路电流相对应。这个保护电器保护分支回路B₁至长度AB，也保护分支回路B₂。由P₁保护的分支回路B₂的最大长度取决于分支回路B2连接到分支回路B₁的位置。

说明：
AB——用装设在A点的保护电器P₁作短路保护的截面积为S₁导体的最大长度L₁；
AM——用装设在A点的保护电器P₁作短路保护的截面积为S₂导体的最大长度L₂。

图D.2 装设在分支回路起点电源侧某点的短路保护电器P₂（见434.2.2）

分支回路B₂的长度不能超过由三角形简图所确定的长度值。在这种情况下，保护电器P₂可以沿着分支回路B₂移动直至N点。
注1：这种方法也适用于一连串不同截面积的三根导体的情况。
注2：如果对于B₂部分，其布线长度按照绝缘特性而有所不同，这种方法适用于采用下式所取得的长度

AB＝L₂S₁/S₂

如果，对于B₂部分，无论对于什么样的绝缘特性，其布线长度都是相同的，则这种方法适用于下式所取得的长度：

AB＝L₁

D.3 可以省略短路保护的情况
参照434.3和图D.3，对于某些应用场合（比如，互感器或测量回路），可以省略短路保护电器，条件是按照434.3的要求，短路、火灾以及对人的危险被降至最小。
请注意，采用电流互感器的测量回路不得被开路，否则将导致过电压。
对某些应用场合，比如对电磁起重机，可以省略短路保护（见434.3）。

图D.3 对某些应用，可以省略短路保护电器的情况（见434.3）