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淺析斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰?/h1>
ainet.cn   2008年12月16日

摘要:選擇不同類型短路分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲鱽磉m應(yīng)不同的線路預(yù)期短路電流(當(dāng)I在相同的情況時)的需要斷路器的選用原則是:斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路的預(yù)期短路電流。

 

關(guān)鍵詞:斷路器要點(diǎn)配電線路

1、不同的負(fù)載應(yīng)選用不同類型的斷路器

 

最常見的負(fù)載有配電線路、電動機(jī)和家用與類似家用(照明、家用電器等)三大類。以此相對應(yīng)的便有配電保護(hù)型、電動機(jī)保護(hù)型和家用及類似家用保護(hù)型的斷路器。這三類斷路器的保護(hù)性質(zhì)和保護(hù)特性是不相同的。對配電型斷路器而言,它有A類和B類之分:A類為非選擇型,B類為選擇型。所謂選擇型是指斷路器具有過載長延時、短路短延時和短路瞬時的三段保護(hù)特性。萬能式(又稱框架式)斷路器中的DW15系列、DW17ME)系列、AH系列和DW40、DW45系列中大部分是B型,而DZ5、DZ15、DZ20、TO、TG、CM1、TM30HSM1等系列和萬能式DW15、DW17的某些規(guī)格因僅有過載長延時、短路瞬時的二段保護(hù),它們是屬于非選擇型的A類斷路器。選擇性保護(hù)。

 

 

當(dāng)F點(diǎn)短路時,只有靠近F點(diǎn)的QF2斷路器動作,而上方位的QF1斷路器不動作,這就是選擇性保護(hù)(由于QF1不動作,就使未發(fā)生故障的QF3QF4支路保持供電)。

 

 

如果QF2QF1都是A類斷路器,則F點(diǎn)發(fā)生短路,短路電流值達(dá)一定值時,QF1、QF2同時動作,QF1斷路器回路及其下的支路全部停電,就不是選擇性保護(hù)了。

 

 

能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性保護(hù)的原因是,QF1B類斷路器,它具有短路短延時性能,當(dāng)F點(diǎn)短路時,短路電流流過QF2支路,也流過QF1回路,QF2的瞬時動作脫扣器動作(通常它的全分?jǐn)鄷r間不大于0.02s),因QF1的短延時,QF10.02s內(nèi)不會動作(它的短延時≥0.1s0.2、0.3、0.4s)。在QF2動作切斷故障線路時,整個系統(tǒng)就恢復(fù)了正常。

 

 

可見,如果要達(dá)到選擇性保護(hù)的要求,上一級的斷路器應(yīng)選用具有三段保護(hù)的B型斷路器。對于直接保護(hù)電動機(jī)的電動機(jī)保護(hù)型斷路器,它只要有過載長延時和短路瞬時的二段保護(hù)性能就夠了,也就是說它可選擇A類斷路器(包括塑殼式和萬能式),DZ5DZ15、TOTG、GM1TM30、HSM1DW15等系列除有配電保護(hù)的性能外,它們的630A及以下規(guī)格均有保護(hù)電動機(jī)的功能。

 

 

家用和類似場所的保護(hù)(過去又稱它為導(dǎo)線保護(hù)或照明保護(hù)),也是一種小型的A類斷路器,其典型產(chǎn)品有C45NPX200C、HSM8等等。

 

配電(線路)、電動機(jī)和家用等的過電流保護(hù)斷路器,因保護(hù)對象(如變壓器、電線電纜、電動機(jī)和家用電器等)的承受過載電流的能力(包括電動機(jī)的起動電流和起動時間等)有差異,因此,選用的斷路器的保護(hù)特性也是不同的。

 

1配電保護(hù)型斷路器的反時限斷開特性注:可返回特性:考慮到配電線路內(nèi)有電動機(jī)群,由于電動機(jī)僅是其負(fù)載的一部分,且一群電動機(jī)不會同時起動,故確定為3InIn為斷路器的額定電流,InIL,IL為線路額定電流),對斷路器進(jìn)行試驗,當(dāng)試驗電流為3In時保持5sIn40A時),8s40AIn250A時),12sIn250A時),然后將電流返回至In,斷路器應(yīng)不動作,這就是返回特性。

 

2為電動機(jī)保護(hù)型斷路器的反時限斷開特性注:按電動機(jī)負(fù)載性質(zhì)可以選24、8、12min之內(nèi)動作,一般的選24min。7.2In也是一種可返回特性,它必須躲過電動機(jī)的起動電流(57In),Tp為延時時間,按電動機(jī)的負(fù)載性質(zhì)可選動作時間Tp2sTp10s4sTp10s6sTp20s9sTp30s,一般選用2sTp10s4sTp10s

 

 

3)配電保護(hù)型的瞬動整定電流為10In(誤差為±20%,In400A及以上規(guī)格,可以在5In10In中任選一種(由用戶提出,制造廠整定);電動機(jī)保護(hù)型的瞬動整定電流為12In,一般設(shè)計時In可以等于電動機(jī)的額定電流。

 

4家用和類似場所用斷路器的過載脫扣特性注:BC、D型是瞬時脫扣器的型式:B型脫扣電流>35In,C型脫扣電流>510In,D型脫扣電流>1050In。用戶可根據(jù)保護(hù)對象的需要,任選它們中的一種。

 

 

5B類斷路器的短路短延時特性DW15型斷路器:310InInm1600A時,Inm為殼架等級電流),36InInm2500A、4000A時),短延時時間為0.20.5s。ME型斷路器:312In,短延時時間00.3s可調(diào)。DW45型斷路器:0.415In,短延時時間0.1、0.20.30.4s可調(diào)。在進(jìn)行工程設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)不同的負(fù)載對象來選擇不同保護(hù)特性(如上所述)的斷路器,以免因選用不當(dāng)造成嚴(yán)重后果。在實(shí)踐中最容易混淆的是電動機(jī)負(fù)載保護(hù)誤選為配電保護(hù)型或家用保護(hù)型。小型斷路器(MCB)也有電動機(jī)保護(hù)型,如天津梅蘭日蘭的C45AD等。

 

2、選擇不同類型短路分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲鱽磉m應(yīng)不同的線路預(yù)期短路電流(當(dāng)I在相同的情況時)的需要斷路器的選用原則是:

斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路的預(yù)期短路電流。

 

假設(shè)某電源(SL710/0.4kV變壓器)的容量為1600kVA,二次電流為2312A,其出線端5m處的短路電流為42.96kA。某一支路的額定電流為125A,由于此支路離變壓器很近,如在10m處,則此支路的斷路器需要考慮采用HSM1_125H型塑殼式斷路器(它的極限短路分?jǐn)嗄芰?/SPAN>400V、50kA)。但是離變壓器50m處,由于匯流排等的電阻和電抗值影響,50m處的短路電流已經(jīng)降到34.5kA,而100m處,降為28.8kA。對此就可選擇HSM1_125M型塑殼式斷路器(它的極限短路分?jǐn)嗄芰?/SPAN>400V、35kA)。現(xiàn)在國內(nèi)許多斷路器生產(chǎn)廠家,對同一殼架等級電流的短路分?jǐn)嗄芰Ψ譃?/SPAN>ES、MH、L(杭州之江開關(guān)廠的HSM1系列)或C、L、M、H(常熟開關(guān)廠的CM1系列)或SH、R、U(天津低壓電器公司的TM30系列)等級別。其中,E為經(jīng)濟(jì)型,S為標(biāo)準(zhǔn)型,M為中短路分?jǐn)嘈停?/SPAN>H為高分?jǐn)嘈停?/SPAN>L為限流型,C為經(jīng)濟(jì)型,L為低分?jǐn)嘈停?/SPAN>M為高分?jǐn)嘈停?/SPAN>H為超高分?jǐn)嘈停?/SPAN>S為標(biāo)準(zhǔn)型,H為高分?jǐn)嘈停?/SPAN>R為限流型,U為超高分?jǐn)嘈?。?/SPAN>HSM1_125型塑殼斷路器為例,E型的極限短路分?jǐn)嗄芰?/SPAN>400V、15kAS型為400V、25kAM型為400V、35kA,H型為400V50kA。

 

 

它們的價格也相差很大,如以E型為1,則S型為1.2,M型為1.4H型為2,即購買一臺H型的斷路器的錢,可以購買二臺E型。用戶在設(shè)計選用時,不必人為地加上所謂保險系數(shù),以免造成浪費(fèi)。

 

3、關(guān)于斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰Α⑦\(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰投虝r耐受電流

 

極限短路分?jǐn)嗄芰Γ?/SPAN>Icu),是指在一定的試驗參數(shù)(電壓、短路電流、功率因數(shù))條件下,經(jīng)一定的試驗程序,能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏?,?jīng)此通斷后,不再繼續(xù)承載其額定電流的分?jǐn)嗄芰?。它的試驗程序?/SPAN>0t(線上)C0(“0”為分?jǐn)啵?/SPAN>t為間歇時間,一般為3min,“C0”表示接通后立即分?jǐn)啵T嚈z后要驗證脫扣特性和工頻耐壓。

 

 

運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Γ?/SPAN>Ics),是指在一定的試驗參數(shù)(電壓、短路電流和功率因數(shù))條件下,經(jīng)一定的試驗程序,能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏鳎?jīng)此通斷后,還要繼續(xù)承載其額定電流的分?jǐn)嗄芰?,它的試驗程序?/SPAN>0t(線上)C0t(線上)C0。

 

 

短時耐受電流(Icw,是指在一定的電壓、短路電流、功率因數(shù)下,忍受0.05、0.10.25、0.51s而斷路器不允許脫扣的能力,Icw是在短延時脫扣時,對斷路器的電動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的考核指標(biāo),它是針對B類斷路器的,通常Icw的最小值是:當(dāng)In2500A時,它為12In5kA,而In2500A時,它為30kADW45_2000Icw400V50kA,DW45_3200Icw400V65kA)。

 

 

運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Φ脑囼灄l件極為苛刻(一次分?jǐn)?、二次通斷),由于試后它還要繼續(xù)承載額定電流(其次數(shù)為壽命數(shù)的5%),因此它不單要驗證脫扣特性、工頻耐壓,還要驗證溫升。IEC947_2(以及1997新版IEC60947_2)和我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB140482規(guī)定,Ics可以是極限短路分?jǐn)嗄芰?/SPAN>Icu數(shù)值的25%、50%75%100%B類斷路器為50%、75%100%,B類無25%是鑒于它多數(shù)是用于主干線保護(hù)之故)。

 

 

上文提到的選擇斷路器的一個重要原則是斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路的預(yù)期短路電流,這個斷路器的短路分?jǐn)嗄芰νǔJ侵杆臉O限短路分?jǐn)嗄芰Α?/SPAN>

 

無論A類或B類斷路器,它們的運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰^大多數(shù)是小于它的極限短路分?jǐn)嗄芰?/SPAN>Icu的。A類:DZ20系列Ics50%77%Icu,CM1系列Ics58%72%IcuTM30系列Ics50%75%Icu,(個別產(chǎn)品IcsIcu)。

 

 

B類:DW15系列Ics60%左右的Icu,(個別的如630AIcsIcu,但短路分?jǐn)嗄芰H400V30kA),DW45系列Ics62.5%80%Icu。

 

不管是A類或B類斷路器,只要它的Ics符合IEC947_2(或GB14048.2)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Icu百分比值都是合格產(chǎn)品。

 

用戶在設(shè)計選用時只要符合斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路預(yù)期短路電流就能滿足要求了,對線路本身來說,例如上面舉例的變壓器容量為1600kVA的線路,可能出現(xiàn)的短路電流約為43kA,它是僅計算離變壓器距離為5m

 

 

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