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断路器选择规范要求和方法

2017-02-03 16:56:09 | 人围观 | 评论:

断路器的短路分断能力≥线路的预期短路电流。
假设某电源（SL7 10/0.4kV变压器）的容量为1600kVA，二次电流为2312A，其出线端5m处的 短路电流为42.96kA。某一支路的额定电流为125A，由于此支路离变压器很近，如在10m处，则此支路的断路器需要考虑采用HSM1_125H型塑壳式断路器（它的极限短路分断能力为400 V、50kA）。但是离变压器50m处，由于汇流排等的电阻和电抗值影响，50m处的短路电流已经降到34.5kA，而100m处，降为28.8kA。对此就可选择HSM1_125M型塑壳式断路器（它的极 限短路分断能力为400V、35kA）。
现在国内许多断路器生产厂家，对同一壳架等级电流的短路分断能力分为E、S、M、H、L或C、L、M、H（常熟开关厂的CM1系列）或S、H、R、U等级别。其中，E为经济型，S为标准型，M为中短路分断型，H为高分断型，L为限流型，C为经济型，L为低分断型；M为高分断型，H为超高分断型；S为标准型，H为高分断型，R为限流型，U为超高分断型。
以HSM1_125型塑壳断路器为例，E型的极限短路分断能力为400V、15kA，S型为400V、25kA ，M型为400V、35kA，H型为400V、50kA。
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GB14048 2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。
电流与要求相符，但额定短路通断能力小于断路器安装点的线路最大短路电流，必须提高选用断路器的额定电流，而按线路计算负载电流选择过电流脱扣器的额定电流。如果这样还不能满足要求，则可考虑下述三种方案解决：
1）采用级联保护(或称串级保护)方式，利用上一级断路器和该断路器一起动作来提高短路分断能力。采用这种方案时，需将上一统断路器的脱扣器瞬动电流整定在下级断路器额定短路通断能力的80％左右。
2)采用限流断路器。
3)采用断路器加后备熔断器。
(4) 线路末端单相对地短路电流大于或等于1.25倍断路器瞬时(或短延时)脱扣器整定电流。这对负载电流较小，
配电线路较长的情况尤为重要。因为线路较长时，末端短路电流较小，单相对地短路电流就更小。在三相四线制中相零短路时，对地短路电流还要小些，有时比道电流脱扣器整定的电流还要小，不能使过电流脱扣器动作，因而在单相对地时失去保护。在这种情况下，考虑在零线上装设电流互感器(其二次接电流继电器，对地短路时，继电器动作使断路器分断)，或采用带零序电流互感器的线路(或漏电继电器)来解决。采用这些方法时，变压器中性点均应接地。
(5) 断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。
是否需要欠电压保护，应按使用要求而定，并非所有断路器都需要带欠电压脱扣器。在某些供电质量较差的系统，选用带欠电压保护的断路器，反而会因为电压波动造成不希望的断电。如必须带欠电压脱扣器，则应考虑有适当的延时。
(6)具有短延时的断路器，若带欠电压脱扣器，则欠电压脱扣器必须是延时的，其延时时间应大于或等于短路延时时间。
(7)断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。
(8)电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压。




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