内容提要：某工程需要给2台容量为215kVA的电炉变压器供电。为此，工程人员按标准配备配置了断路器。但安装后发现，只要一送电断路器就跳闸。经过检查，原来是这么回事：……
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我们来看下图：
图中有两台电炉，为电炉供电的是两台隔离变压器。
工程人员做了以下计算：
1）电力变压器参数
额定容量：1250kVA
额定电流：1804A
短路电流：30.1kA
冲击短路电流峰值：63.2kA
2）隔离变压器参数
额定容量：215kVA
连接组别：YY
初级电压/次级电压：三相：3x230V/3x100V
初级/次级额定电流：314A/722A
工程人员检索了ABB的Tmax塑壳断路器参数，如下：
检索后选择T5N400塑壳断路器，它的额定电流为400A，极限短路分断能力为36kA。脱扣器采用RR221DS电子式三段保护，如下：
我们看到它的过载长延时保护参数L可调范围为0.4~1倍额定电流，短延时短路保护S参数可调范围为1~10倍额定电流，瞬时短路保护I参数可调范围为1~10倍额定电流。
使用后的效果如何呢？一送电，断路器稍等了一会儿就跳闸，连续几次都是如此。经过检查，所有元件均完好无损。后来又更换了断路器，但结果仍然不变。
为什么呢？
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小知识：有关断路器的使用参数与选型
断路器的最主要参数有：额定电流In、壳体电流、短时耐受电流Icw、运行短路分断能力Ics、极限短路分断能力Icu、短路接通能力Icm、额定电压Ue和额定绝缘电压Ui等。
断路器的最主要保护参数有：过载长延时保护L参数、短路短延时保护S参数、短路瞬时保护I参数和单相接地故障保护G参数。
关于断路器的额定电流In选项：
GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备第2部分：断路器》中在第4.3.2.3条中定义：
额定电流（In）：对断路器而言，额定电流就是额定不间断电流，并且等于约定自由空气发热电流Ith。
断路器的额定电流必须大于或等于实际工作电流。对于本例，运行电流为314A，故选用额定不间断电流Iu为400A的T5断路器。
关于断路器的极限短路分断能力Icu选项：
断路器的极限短路分断能力Icu必须大于系统的最大计算电流。对于本例，就是电力变压器的短路电流。
本例中电力变压器T的短路电流为30.1kA，故选用T5N400断路器。这里的N表示当电压为380~415V时极限短路分断能力为36kA。
关于断路器的短路接通能力Icm选项：
我们知道，短路电流的周期分量和非周期分量在短路后10毫秒时两者叠加达到最大值，也即冲击短路电流峰值Ipk。
在GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备第1部分：总则》中定义，断路器在短路分断能力型式试验中的短路试验电流，其冲击短路电流峰值与短路电流（也即试验电流）之比为峰值系数n。峰值系数n的规定如下：
对于本例，已知短路电流为30.1kA，由上表中的试验电流I条可查到峰值系数n=2.1，故冲击短路电流峰值Ipk=2.1x30.1=63.2kA。
从选型表中可查到，T5N400的Icm=75.6kA，满足要求。
断路器的工作参数中分为两类，第一类为保护自身的参数，第二类为线路保护参数。以上所述都是保护自身的参数，也即应用条件。
断路器用于线路保护的参数包括长延时过载保护L参数、短路短延时保护S参数和短路瞬时保护I参数，还有单相接地故障保护G参数。
T5N400的脱扣器为PR221DS。
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断路器T5N400为何在送电伊始就跳闸了？这肯定与断路器的线路保护参数的选择有关。
我们来了解一下变压器的励磁涌流：
当变压器空载运行时，一次侧产生了空载磁势，在空载磁势的作用下产生了空载磁通和空载电流，即空载电流即励磁电流。
空载磁通分为两个部分：其一是同时环链一次绕组和二次绕组的主磁通，用Φ表示；其二是只环链一次绕组本身而不环链二次绕组的的漏磁通，用Φs1表示。主磁通的路径为主磁路，磁阻相对较小；漏磁通的路径是变压器外壳和其它铁磁材料和非铁磁材料，其磁阻相当大。因此主磁通比漏磁通的数值上要大数百倍，故本处忽略漏磁通而主要讨论主磁通。
励磁电流中的磁化电流Ior为励磁电流的无功分量，而变压器的磁滞损耗和涡流损耗代表着励磁电流的有功分量，即Ioa。所以，变压器励磁电流由无功分量和有功分量组成。
通常电网电压近似为恒压，变压器运行时，Rm和Xm近似为常数，且Rm远远小于Xm，因此变压器在空载运行时无功功率很大，而有功功率很小。
当变压器送电时，变压器中还未建立励磁电流，母线电压加载在变压器的初级绕组阻抗上，因此将会产生很大的冲击电流ip。随着空载励磁电流的建立，冲击电流ip将迅速减小过渡到空载励磁电流Io。
因为此变压器是隔离变压器，其冲击电流ip大于或等于二次侧的短路电流Ik。
变压器的励磁涌流要由试验测得。对于本例，我们可以用隔离变压器一次侧的短路电流来等效变压器的励磁涌流。
我们来计算215kVA隔离变压器的短路电流，如下：
在以上计算中，我们看到阻抗电压4.57%的倒数是21.9。因为冲击电流ip大于Ik，为了简便和保险起见，一般地，变压器的起动励磁涌流可以取为额定电流的30倍。
对于此处讨论的隔离变压器，有：
隔离变压器的额定电流是In=314A，故起动励磁涌流ip近似为：
起动励磁涌流持续时间为半个工频周波10毫秒。
现在我们来看断路器的保护时间电流特性曲线，如下：
此图摘自Tmax断路器样本。
其中绿色的线条属于S参数曲线，黄色的线条属于I参数曲线。
我们来看变压器起动励磁涌流Ip=9.4kA对应的位置在哪儿：
因为9.4kA除以400A得到23.5，也即变压器的起动励磁涌流Ip相当于所选定断路器T5N400额定电流的23.5倍，这个值远远超过上图横坐标的额定电流倍率。
由此，我们得知了为何采用T5N400断路器后，当变压器送到伊始立即跳闸的原因：原来断路器认为系统出现了严重短路了，它执行了短路保护！
即使我们用变压器的短路电流6877A除以断路器的额定电流400A，得到的倍率是17.2倍，这个值也远远超过断路器时间电流特性曲线横坐标的倍率最大值。
由此我们得出结论：我们为隔离变压器选择断路器时，一定要让断路器的保护参数躲过变压器的励磁涌流。这里所指的保护参数是指短路短延时S参数和短路瞬时I参数。
那么我们该如何选择用于保护隔离变压器的断路器呢？
1）查阅变压器铭牌，查出或者计算出它的额定电流
2）将额定电流乘以30，求得变压器的起动励磁涌流Ip
3）将Ip除以10，得到断路器的额定电流最低值。
按照这个原则，我们来选择合适的断路器，如下：
因为9400/10=940，查阅Tmax断路器选型表后，得知符合要求的断路器型号应当是：T7S1000PR222-DS/P。我们来校核它的参数：
额定电流In：1000A
极限短路分断能力Icu：50kA
符合要求。
现在我们再次来看保护参数曲线。我们发现PR222-DS/P的I参数可调范围是1.5~12倍额定电流，而在10倍额定电流处，从纵坐标上看到I参数的动作时间在20毫秒到40毫秒之间，完全符合要求。
我们再来看PR222-DS/P的具体参数：
在实际使用中，我们可以用S参数来整定。也即用S参数来躲过变压器的励磁涌流，用I参数来执行短路保护。
注意到上表中S参数在最大倍率10倍额定电流时，其保护动作延迟时间从50毫秒到0.5秒。我们发现，这些参数范围完全符合要求。
最后结果怎样？
将断路器由T5N400更换为T7S1000后，断路器在变压器送电时就执行保护的现象彻底地消除了。
不过，大家可能会关心这种断路器是否额定电流过大，而无法保护变压器的过载？答案是，完全不成问题。因为过载长延时保护L参数的可调范围是0.4到1倍额定电流，因此我们只需要把过载保护的倍率放在0.4倍或者0.5倍，就能完美地实现变压器过载电流达到400A或者500A时执行保护。
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这个帖子写到这里，该结束了。
总结一下：选用断路器，一定要根据实际情况仔细研究才行，切忌盲目选用。
这个例子有点意思吧？
不过，对于学生来说，这个例子几乎就是天书，但对工程人员来说是一个很好的范例。
