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选用低压断路器时应特别注意其分断能力

【阿里巴巴冶金】

摘 要:讨论了低压断路器短路分断才能的选择,极限短路分断才能与运行短路分断才能的差异。

要害词:低压断路器;分断才能;极限短路分断才能;运行短路分断才能

中图分类号:TM56 文献标识码:B

When Choosing Low—voltage Breaker,Its Breaking Capacity

Should be Specially Paid Attention to

ZHANG Wen—rong

(Hebei Energy Institute of Vocation and Technology,Tangshan 063004,China)

Abstract:The selection of breaking capacity of short circuit of a low—voltage breaker and difference between breaker capacity of liminting short circuit and brecaking capacity of running short circuit are discussed in the paper

Key Words:low—voltage breaker;breaking capacity;breaking capacity of limition short circuit;breaking capactity of running short circuit

1 概述

低压断路器又称主动空气开关,是一种主动切断电路故障的维护电器,在电路中重要起短路和过载维护作用,它既能带负荷通断电路,又能在短路、过负荷和低电压时主动跳闸。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、维护性能及操作方法的请求外,还应特殊注意其分断才能的校验。

2 低压断路器的分断才能及其校验

低压断路器的分断才能是指在保证断路器不受到任何毁坏的前提下,能够分断的最大短路电流值。为了保证低压断路器在其维护范畴内产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,必定要使断路器的分断才能大于断路器出线端处最大三相短路电流,即必需对低压断路器进行分断才能的校验。

(1)对动作光阴在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)对动作光阴在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在产品样本的技能数据中给出,Ik(3)为体系在最大运行方法下的三相短路电流周期分量的有效值,在无穷大容量体系中,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,其值可按下式盘算:

式中:短路电流冲击系数

Tf—短路回路非周期分量的光阴常数

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的数值随短路回路光阴常数Tf的不同而变革,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 =1.51I″

在1000kVA及以下的电力变压器二次侧及低压电路中产生三相短路时,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=1.09I″。

3 低压断路器的额定极限短路分断才能和额定运行短路分断才能的差异

断路器的额定分断才能分为额定极限短路分断才能和额定运行短路分断才能两种。国标《低压开关装备和操纵装备 低压断路器》(GB14048.2—94)对断路器额定极限短路分断才能和额定运行短路分断才能作了如下的说明:

(1)断路器的额定极限短路分断才能(Icn):按规定的试验程序所规定的条件,不包含断路器连续承载其额定电流才能的分断才能;

(2)断路器的额定运行短路分断才能(Icn):按规定的试验程序所规定的条件,包含断路器连续承载其额定电流才能的分断才能;

(3)额定极限短路分断才能(Icn)的实验程序为O—t—CO。

其具体实验是:把线路的电流调解到预期的短路电流值(例如380V 50kA),而实验按钮未合,被试断路器处于合闸地位,按下实验按钮,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为间歇光阴,一般为3min,此时线路仍处于热备状况,断路器再进行一次接通(close简称C)和紧接着的开断(O),(接通实验是考查断路器在峰值电流下的电动和热稳固性)。此程序即为CO。断路器能完整分断,则其极限短路分断才能及格。

(4)断路器的额定运行短路分断才能(Icn)的实验程序为O—t—CO—t—CO。它比Icn的实验程序多了一次CO,经过实验,断路器能完整分断、熄灭电弧,就认定它的额定运行短路分断才能及格。

因此,可以看出,额定极限短路分断才能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才能Ics指的是断路器在其出线端最大三相短路电流产生时可多次正常分断。

IEC947—2《低压开关装备和操纵装备 低压断路器》尺度规定: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、短路瞬动的三段维护的断路器)的Ics可以是Ics的50%、75%和100%。因此可以看出,额定运行短路分断才能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。

一般来说,具有过载长延时、短路短延时和短路瞬动三段维护功效的断路器,能实现选择性维护,大多数主干线(包含变压器的出线端)都采纳它作主维护开关。不具备短路短延时功效的断路器(仅有过载长延时和短路瞬动二段维护),不能作选择性维护,它们只能使用于支路。IEC92《船舶电气》指出:具有三段维护的断路器,侧重于它的运行短路分断才能值,而使用于分支线路的断路器,应确保它有足够的极限短路分断才能值。

无论是哪种断路器,虽然都具备Icu和Ics这两个首要的技能指标。但是,作为支线上使用的断路器,可以仅满足额定极限短路分断才能即可。现在呈现的较广泛的偏颇是宁取大,不取正适宜,觉得取大保险。但取得过大,会造成不必要的挥霍(同类型断路器,其H型—高分断型,比S型—普通型的价钱要贵1.3倍~1.8倍)。因此支线上的断路器没有必要一味寻求它的运行短路分断才能指标。而对于干线上使用的断路器,不仅要满足额定极限短路分断才能的请求,同时也应当满足额定运行短路分断才能的请求,如果仅以额定极限短路分断才能Icu来权衡其分断才能及格与否,将会给用户带来不安全的隐患。

4 低压断路器分断才能校验实例

假设某变电所中,10/0.4kV电力变压器容量为1600 kVA,变压器阻抗电压为4.5%,高压侧体系短路容量为无限大。选出额定电流为800A的出线低压断路器。

依据低压断路器的额定电流,拟选用ABB低压电气装备有限公司生产的F1型额定电流为1250A的低压断路器,其中F1B的Icu=40kA,Ics=40kA;F1N的Icu=50kA,Ics=40kA;F1S的Icu=55kA,Ics=55kA。它们的分断光阴大于0.02s。

依据《工业与民用配电设计手册》可查得变压器二次侧三相短路电流Ik(3)=42.93kA,如果以低压断路器的额定极限短路分断才能Icu作为校验根据,就会选择F1N。因为F1N的Icu=50kA>42.93kA=Ik(3)。而此断路器用于干线,以额定运行短路分断才能Ics作为校验根据会发明FIN的Icu=40kA<42.93kA=Ik(3)。因此F1N无法满足请求,所以应选用F1S。

作者简介:张文荣,女,1963年生,大学本科毕业,钻研生在读,现从事供用电及电气主动化教科研工作。