极限短路分断能力(Icu),是指在一定的试验参数(电压、短路电流、功率因数)
条件下,经一定的试验程序,能够接通、分断的短路电流,经此通断后,不再继续承载其额定电流的分断能力。它的试验程序为0—t(线上)C0
(“0”为分断,t
为间歇时间,一般为3min,“C0”表示接通后立即分断)。试检后要验证脱扣特性和工频耐压。
运行短路分断能力(Ics),是指在一定的试验参数(电压、短路电流和功率因数)条件下,经一定的试验程序,能够接通、分断的短路电流,经此通断后,还要继续承载其额定电流的分断能力,它的试验程序为0—t(线上)C0—t
(线上)C0。
短时耐受电流(Icw),是指在一定的电压、短路电流、功率因数下,忍受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而断路器不允许脱扣的能力,Icw是在短延时脱扣时,对断路器的电动稳定性和热稳定性的考核指标,它是针对B类断路器的,通常Icw的最小值是:当In≤2500A时,它为12In或5kA,而In>2500A时,它为30kA(
DW45_2000的Icw为
400V、50kA,DW45_3200的Icw为400V、65kA)。
运行短路分断能力的试验条件极为苛刻(一次分断、二次通断),由于试后它还要继续承载额定电流(其次数为寿命数的5%),因此它不单要验证脱扣特性、工频耐压,还要验证温升。
IEC947_2(以及1997新版IEC60947_2)和我国国家标准GB140482规定,Ics可以是极限短路分断能力Icu数值的25%、50%、75%和100%(B类断路器为50%、75%和
100%,B类无25%是鉴于它多数是用于主干线保护之故)。
上文提到的选择断路器的一个重要原则是断路器的短路分断能力≥线路的预期短路电流,这个断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力。
无论A类或B类断路器,它们的运行短路分断能力绝大多数是小于它的极限短路分断能力Icu的。
A类:DZ20系列Ics=50%~77%Icu,CM1系列Ics=58%~7
2%Icu,TM30系列Ics=50%~75%Icu,(个别产品Ics=Icu)。
B类:DW15系列Ics=60%左右的Icu,(个别的如630AIcs=Icu,但短路分断能力仅400V时30kA),DW45系列Ics=62.5%~80%Icu。
不管是A类或B类断路器,只要它的Ics符合IEC947_2(或GB14048.2)标准规定的
Icu百分比值都是合格产品。
用户在设计选用时只要符合断路器的极限短路分断能力≥线路预期短路电流就能满足要求了,对线路本身来说,例如上面举例的变压器容量为1600kVA的线路,可能出现的短路电流约为43kA,它是仅计算离变压器距离为5m,且把刀开关、互感器和断路器的内阻均看成零来计算的(短路电流因此比实际情况偏大)。这种短路的机率极小。在选用断路器时,只要它的极限短路分断能力>43kA,譬如50kA就足够了。经过“0”一次、“C0”一次就完成了它的使
命,必须更换新的断路器,而运行短路分断能力,例如为50%的Icu,也达到25kA
,它既可以实现一次分断,二次通断(在25kA短路电流时)故障电流然后还要承载其额定电流
,任务是非常艰巨的。有些使用者认定要按断路器的运行短路分断能力(Ics)≥
线路预期短路电流来设计,其实是一种误解,也是不必要的。
有些制造厂的样本里宣传,它的产品Ics=Icu,如确实,说明它的I
cu指标有裕度,如不确实,说明它有水份,不可全信,而且Ics=Icu的断路器
,其售价要高很多,不合算。
应提到的是,所有断路器的短路分断能力(无论是Icu还是Ics)都是周期分量有效值。在短路试验中的“C0”的C(close接通)的电流是峰值电流Ich。在试验站进行短路分断试验时,电压、短路电流(有效值)和功率因数(cos)已调整好,它的接通电流也就被确定了。接通电流试验(“C”试验),是以峰值电流来考核触头和其他导电体承受的电动斥力和热稳定性的能力,有什么样的有效值电流(分断电流),在其相应的功
率因数下,便有什么样的峰值电流,使用者毋须去考虑峰值电流这个参数。
为帮助使用者了解,现将峰值电流与周期分量有效值电流关系式列于下面。
峰值电流(冲击电流)ich=kch(根号)2Ic
其中Ic为周期分量有效值,kch为冲击系数
1<kch<2,kch×2为峰值系数。
1、关合电流:是表征断路器关合电流能力的参数。因为断路器在接通电路时,电路中可能预伏有短路故障,此时断路器将关合很大的短路电流。这样,一方面由于短路电流的电动力减弱了合闸的操作力,另一方面由于触头尚未接触前发生击穿而产生电弧,可能使触头熔焊,从而使断路器造成损伤。断路器能够可靠关合的电流最大峰值,称为额定关合电流。额定关合电流和动稳定电流在数值上是相等的,两者都等于额定开断电流的2.55倍。“电路中可能预伏有短路故障,此时断路器将关合很大的短路电流,断路器能够可靠关合的电流最大峰值,称为额定关合电流,”因此个人认为几个表述应是同一指标。
2、动稳定电流:(峰值耐受电流)它是表征断路器通过短时电流能力的参数,反映断路器承受短路电流电动力效应的能力。是指断路器在合闸状态下,允许通过的电流最大短路电流,又称为极限通过电流。断路器通过这一电流时,不会因为电动力作用而发生任何的机械损坏。 动稳定电流表明了断路器承受电动力的能力。大小由导电部分的机械强度来决定。“额定关合电流和动稳定电流在数值上是相等的,两者都等于额定开断电流的2.55倍,但它与关合电流不同的是,动稳定电流(峰值耐受电流)是断路器处于合闸位置时通过的短路电流,而关合电流则是由于断路器关合短路故障所产生的短路电流。峰值耐受电流也是以短路电流的第一个大半波峰值电流来表示,且峰值耐受电流反映了断路器承受由于短路电流产生电动力的耐受性能,它决定断路器的导电部分和绝缘支撑件的机械强度以及触头的结构形式。”
3、热稳定电流:(短时热电流或短时耐受电流)
在这个网站的新闻中心部分,我们所讨论的话题一直都是三类断路器,今天我们继续讨论塑壳断路器,这次主要的方面是其架构等级和飞弧距离。我们知道塑壳断路器广泛应用于工农业、交通、矿山、民用建筑和国防等部门,对电力的传输和分配、电路的控制与保护起很大作用,是一种使用量大,面广的产品。由于使用者对塑壳断路器的特性和技术要求了解不深或不全面,有些概念容易互相混淆,在实际应用中就经常出现一些偏失和误解。本文主要探讨塑壳断路器的架构等级和飞弧距离,以帮助用户加深了解和选择。
塑壳断路器的架构等级
塑壳断路器架等级额定电流是指基本尺寸相同的框架和塑料外壳中能装的最大脱扣器的额定电流。断路器额定电流是指断路器中的脱扣器能长期通过的电流,又称断路器脱扣器额定电流。
举个例子说明下,同一系列中有多种壳架等级额定电流,同一壳架等级额定电流中又有多种额定电流。例如DZ20系列中有100、225、400、630、800、1250等壳架等级额定电流,而100壳架等级额定电流中有16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A、100A额定电流;225A壳架等级额定电流中有100A,125A、160A、180A、200A、225A额定电流。如我们公司产品中的dz20系列塑壳断路器中,产品型号为DZ20—100和DZ20—225两种壳架等级中都有100A额定电流,但断路器体积外形和分断能力不相同,因此在选用时要把型号填写完整即具体的壳架等级额定电流内的断路器额定电流。额定电流分级是按(1.25)优先系数来选择的:一方面是符合和满足最大线路和电器元件额定电流的需要;
另一方面是为了标准化,以取得最佳的使用导线及加工的效益。因此它所规定的级别是:3(6)、8、10、12.5、16,20、25、32、40、50、63、80,100、125、160、200、250、315、400A等。由于此规定,当线路计算负载为90A时,则只能选100A规格,因此在一定程度上影响它的保护性能。脱扣器电流整定值是指脱扣器调整到动作电流值。它是指额定电流In的倍数,是动作电流值,例如:过电流整定到电流的1.2、1.3、5、10倍,就写成Ir=1.2In,1.3In、5In、10In等。现在一些电子脱扣器,它的过载长延时额定电流是可调的,所调整的电流,其实仍是额定电流,是可长期通过的最大电流。
额定工作电流是塑壳断路器在装辅助触头(附件)时触点在一定工作电压下的实际工作电流,电流为3A或6A,用于控制和保护回路。接着说塑壳断路器的飞弧距离,在以前的文章中也提到过一些,这里做点补充。
塑壳断路器的飞弧距离
塑壳断路器在分断大的短路电流时,其动、静触头分开时产生电弧,有一部分电弧或电离气体从断路器电源端喷弧口喷出,电弧本身就是一种巨大的电流,很容易导致裸露的导电体之间和裸露带电体与“地”(成套设备的金属外壳是接地的)的相间短路和接地短路事故。为确保安全,用户应根据制造厂的产品样本或使用说明书提供的数据留一定距离。如配电箱、柜的高度距离不够,可选用飞弧距离小或零飞弧的产品,以保证用电安全。
虽然这两个特性:架构等级和飞弧距离在平时经常被人忽略,但其实在也是塑壳断路器的重要组成因素。希望对大家有所帮助。