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选用低压断路器时应特别注意其分断能力

1 概述

  低压断路器又称自动空气开关,是一种自动切断电路故障的保护电器,在电路中主要起短路和过载保护作用,它既能带负荷通断电路,又能在短路、过负荷和低电压时自动跳闸。选用低压断路器时除了应满足额定电压、额定电流、安装条件、保护性能及操作方式的要求外,还应特别注意其分断能力的校验。

2 低压断路器的分断能力及其校验

  低压断路器的分断能力是指在保证断路器不受到任何损坏的前提下,能够分断的最大短路电流值。为了保证低压断路器在其保护范围内发生最严重的短路故障时,低压断路器能够安全地切断电路,选用断路器时,一定要使断路器的分断能力大于断路器出线端处最大三相短路电流,即必须对低压断路器进行分断能力的校验。

  (1)对动作时间在0.02s以上的断路器(如DW型),其分断电流Icn应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值Ik(3) ,即

  Icn≥Ik(3)

  (2)对动作时间在0.02s及以下的断路器(如DZ型),其分断电流Icn或icn应不小于通过它的最大三相短路冲击电流Ish(3)或ish(3) ,即

  Icn≥Ish(3)

  或 icn≥ish(3)

 

  上面的式子中,Icn或ish在产品样本的技术数据中给出,Ik(3)为系统在最大运行方式下的三相短路电流周期分量的有效值,在无限大容量系统中,Ik(3) =I″

  I″一次暂态电流,即为短路电流周期分量第一个周期的有效值(单位:A)

  短路冲击电流ish(3)即为短路全电流最大瞬时值,其值可按下式计算:

 

  式中:短路电流冲击系数 

 

  Tf—短路回路非周期分量的时间常数 

 

  L—短路回路的等效电感(单位:H)

  R—短路回路的等效电阻(单位:Ω)

 

  冲击系数Ksh的数值随短路回路时间常数Tf的不同而变化,短路回路为纯电阻电路时, ,Kch=1;当为纯电感电路时, ,Ksh=2。所以,1≤Ksh≤2。

 

  对于一般的高压电网,Tf≈0.05s,此时Ksh可取1.8,则冲击电流为 2.55;短路全电流最大有效值 =1.51

 

 

  在1000kVA及以下的电力变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时,一般可取 Tf≈0.008s,Ksh=1.3,则冲击电流为 ;短路全电流最大有效值为  =1.09 。

 

3 低压断路器的额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力的区别

  断路器的额定分断能力分为额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力两种。国标《低压开关设备和控制设备 低压断路器》(GB14048.2—94)对断路器额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力作了如下的解释:

  (1)断路器的额定极限短路分断能力(Icn):按规定的实验程序所规定的条件,不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力;

  (2)断路器的额定运行短路分断能力(Icn):按规定的实验程序所规定的条件,包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力;

 

  (3)额定极限短路分断能力(Icn)的试验程序为O—t—CO。

  其具体试验是:把线路的电流调整到预期的短路电流值(例如380V 50kA),而试验按钮未合,被试断路器处于合闸位置,按下试验按钮,断路器通过50kA短路电流,断路器立即开断(open简称O),断路器应完好,且能再合闸。t为间歇时间,一般为3min,此时线路仍处于热备状态,断路器再进行一次接通(close简称C)和紧接着的开断(O),(接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动和热稳定性)。此程序即为CO。断路器能完全分断,则其极限短路分断能力合格。

  (4)断路器的额定运行短路分断能力(Icn)的试验程序为O—t—CO—t—CO。它比Icn的试验程序多了一次CO,经过试验,断路器能完全分断、熄灭电弧,就认定它的额定运行短路分断能力合格。

  因此,可以看出,额定极限短路分断能力Icn指的是低压断路器在分断了断路器出线端最大三相短路电流后还可再正常运行并再分断这一短路电流一次,至于以后是否能正常接通及分断,断路器不予以保证;而额定运行短路分断能力Ics指的是断路器在其出线端最大三相短路电流发生时可多次正常分断。

  IEC947—2《低压开关设备和控制设备 低压断路器》标准规定:A类断路器(指仅有过载长延时、短路瞬动的断路器)的Ics可以是Ics的25%、50%、75%和100%。B类断路器(有过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段保护的断路器)的Ics可以是Ics的50%、75%和100%。因此可以看出,额定运行短路分断能力是一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值,Ics是Icu的一个百分数。

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