2低压电气部分(二).doc

选择断路器时，主要考虑断路器的哪些主要参数答复共 2 条主要是考虑断路器的分断能力和能承受的电流。其次还有灭弧罩等等功能。 回答者： 宋显林 - 二级 2008-7-24 22:22 断路器是配电系统中主要的保护电器之一，也是功能最完善的保护电器，其主要作用是作为短路、过载、接地故障、失压以及欠电压保护。根据不同需要，断路器可配备不同的继电器或脱扣器。脱扣器是断路器总体的一个组成部分，而继电器，则通过与断路器操作机构相连的欠电压脱扣器、分励脱器来控制断路器。低压断路器一般由脱扣器来完成其保护功能。标明低压断路器电流特性的参数很多，容易混淆不清。在设计文件中，常常在标明断路器的电流值时，不说明电流值的意义，给定货造成混乱。要完整准确的选择断路器，清楚地标定断路器的各个电流参数是必要的。1 断路器的额定电流参数国标低压开关设备和控制设备 低压断路器gbl4048.294(等效采用iec9472)对断路器的额定电流使用两个概念，断路器的额定电流1n和断路器壳架等级额定电流1nm，并给出如下定义：断路器的额定电流1n，是指脱扣器能长期通过的电流，也就是脱扣器额定电流。对带可调式脱扣器的断路器则为脱扣器可长期通过的最大电流。断路器壳架等级额定电流lnm，用基本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外壳中所装的最大脱扣器额定电流表示。国标gbl4048.294中对断路器额定电流的定义与我们通常所说的概念有些不同。当我们提及“断路器额定电流”这一概念时，通常是指“断路器壳架等级额定电流”而不是“脱扣器额定电流”。例如当我们选择一只dz20y100330080a型断路器时，通常我们简单地说其额定电流为 100a，脱扣器的额定电流为80a。多数低压断路器供应商所提供的产品资料中，也一般不提“断路器壳架等级额定电流”这一复杂的说法，而只给出“断路器额定电流”这一参数，其实就是“断路器额定电流”作为“断路器壳架等级额定电流”的一种简称，似乎较为合适。也许标准中对额定电流的定义与平时使用的不一致是导致混乱的原因之一。“断路器壳架等级额定电流”是标明断路器的框架通流能力的参数，主要由主触头的通流能力决定，它也决定了所能安装的脱扣器的最大额定电流值。在选择断路器时，此参数是不可缺少的。2 过电流脱扣器的电流参数断路器的脱扣器型式有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路(电磁)脱扣器，并有长延时、短延时、瞬时之分。过电流脱扣器最为常用。过电流脱扣器其动作电流整定值可以是固定的或是可调的，调节时通常利用旋钮或是调节杠杆。电磁式过流脱扣器既可以是固定的，也可以是可调的，而电子式过流脱扣器通常总是可调的。过电流脱扣器按安装方式又可分为固定安装式或模块化安装式。固定安装式脱扣器和断路器壳体加工为一体，一旦出厂，其脱扣器额定电流不可调节，如dz20型；而模块化安装式脱扣作为断路器的一个安装模块，可随时调换，灵活性很强，如merlingerin公司的ns型。标明过电流脱扣器的电流有以下几个参数：脱扣器额定电流1n，指脱扣器能长期通过的最大电流。长延时过载脱扣器动作电流整定值ir，固定式脱扣器其1r=in，可调式脱扣器其ir为脱扣器额定电流1n的倍数，如1r=0.411n。短延时电磁脱扣器动作电流整定值im，为过载脱扣器动作电流整定值ir的倍数，倍数固定或可调，如im=210ir。对不可调式可在其中选择一适当的整定值。瞬时电磁脱扣器动作电流额定值im，为脱扣器额定电流in的倍数，倍数固定或可调，如im=1.511in。对不可调式可在其中选择一适当的整定值。3 断路器的短路特性电流参数3.1 额定短路分断能力icn断路器的额定短路分断能力icn应采用icu、ics表示，在具体产品标准中确定。3.2 额定极限短路分断能力icu额定极限短路分断能力icu是断路器规定的试验电压及其它规定条件下的极限短路分断电流之值，它可以用预期短路电流表示。要按规定的试验程序otco动作之后，不考虑断路器继续承载它的额定电流。o表示分断操作；co表示接通操作后紧接着分断操作；t表示两个相继操作之间的时间间隔，一般不小于3min。3.3 额定运行短路分断能力ics额定运行短路分断能力ics是指断路器在规定的试验电压及其它规定条件下的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。在按规定的试验程序otcotco动作之后，断路器应有继续承载它的额定电流的能力。对于额定短路分断能力大于1500a的小型断路器，国标家用及类似场所用断路器gbl0963(等效采用iecb98)规定应进行额定极限短路分断能力icu和额定运行短路分断能力ics试验。当icu6000a时，icu=ics，故只需作ics试验。所以标明短路分断能力为4500a、 6000a的小型断路器，其icu=ics=icn，故一般只提及其额定短路分断能力icn值。3.4 额定短时耐受电流icw额定短时耐受电流icw是指断路器在规定的试验条件下短时间承受的电流值。对于交流，此电流值是预期短路电流的周期分量有效值，与额定短时耐受电流有关的时间至少为0.05s。4 标定断路器的电流参数断路器的短路电流参数icu、ics、icw在选定断路器时需考虑，断路器型号和壳架等级额定电流inm选定后就已确定，故不需另外标明；而断路器的额定电流参数和所选脱扣器的电流参数需根据实际情况标明清楚。4.1 小型断路器mcb(miniature circuitbreaker)对于将塑壳和过电流脱扣器加工为一体的小型断路器mcb而言，如merlingerin公司的c45n系列、abb公司的s230系列、奇胜公司的e4cb系列、国产dzxl9系列等，一般产品资料中只提供“断路器额定电流”一个值，此参数具有断路器壳架等级额定电流inm、脱扣器额定电流in、长延时过载脱器动作电流整定值ir三重含义，也即inm=in=ir，而瞬时电磁脱扣器动作电流额定值im一般为固定值。因此在选择小型断路器时，只需给出一个电流值即可，不会产生歧义。4.2 塑壳式断路器mccb(mouldedcasecircultbreaker)塑壳式断路器产品种类繁多，标定其电流比较复杂。如国产dz20系列、abb公司的sacemodul系列、merlingerin公司的compactns系列均为常用的塑壳式断路器。当断路器配装固定式的过流脱扣器时，脱扣器额定电流in和长延时过载脱扣器动作电流整定值ir相同，即in=ir，如dz20系列、tc系列、h 系列断路器属此种情况。此时需要标定两个电流值，断路器壳架等级额定电流inm、脱扣器额定电流in(或长延时过载脱扣器动作电流整定值ir)。瞬时脱扣器动作电流整定值im为固定值，一般不需标明。当断路器配装可调模块式的过流脱扣器时，脱扣器的各个电流均需明确标定，首先标明断路器壳架等级额定电流inm，然后标明所选择的脱扣器型号和脱扣器的各个电流整定值。如当选择merlingerin公司的compactns系列断路器时，需给出如下完整参数。nsl00h型，imm=100a，配str22se40a型电子脱扣器，in=40a，ir=0.8in(32a)，im=5ir(160a)，im11in(固定值)。4.3 框架式断路器acb(aircircuitbreaker)框架式断路器功能完善，多配装可调模块式过流脱扣器，如较me、dwl5、dwxl5型、merlingerin公司的masterpact系列、abb公司的ascemegamaxf系列等。标注电流参数时，首先标明断路器壳架等级额定电流inm，然后标明选择脱扣器和脱扣器的各个电流整定值。断路器的基本特性有:额定电压Ue;额定电流In;过载保护(Ir或Irth)和短路保护(Im)的脱扣电流整定范围;额定短路分断电流(工业用断路器Icu;家用断路器Icn)等。额定工作电压(Ue)：这是断路器在正常(不间断的)的情况下工作的电压。额定电流(In)：这是配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制造厂家规定的环境温度下所能无限承受的最大电流值，不会超过电流承受部件规定的温度限值。短路继电器脱扣电流整定值(Im)短路脱扣继电器(瞬时或短延时)用于高故障电流值出现时，使断路器快速跳闸。其跳闸极限Im：额定短路分断能力(Icu或Icn)断路器的额定短路分断电流是断路器能够分断而不被损害的最高(预期的)电流值。标准中提供的电流值为故障电流交流分量的均方根值，计算标准值时直流暂态分量(总在最坏的情况短路下出现)假定为零。工业用断路器额定值(Icu)和家用断路器额定值(Icu)通常以kA均方根值的形式给出。额定运行短路分断能力(Ics)额定分断能力(Icu)或(Icn)是断路器能成功分断而不会被损害的最高故障电流。产生这种电流的可能性非常低，普通环境下，故障电流比断路器额定分断能力(Icu)低得多。另一方面，大电流(可能性较低)在良好状态下被分断非常重要，这样在故障电路被修复以后，断路器能够立即合闸。低压断路器若干参数的应用分析收藏此信息 打印该信息 添加：用户发布 来源：未知低压断路器，最常用的保护电器之一，又称为低压空气开关、低压自动开关，在建筑电气各系统中，主要用于配电线路的过载、短路、逆电流、欠压、失压和漏电等保护，也可以用于不频繁起动的电动机的保护及操作或转换电路。低压断路器（以下简称断路器）的选择，除了要满足额定电压等级、额定电流、额定频率、场所环境等要求外，还要满足短路条件下的通断能力、动、热稳定等要求。断路器有诸多电气参数，下面就其中几个参数的意义及其在断路器选型中的应用，谈谈笔者的观点，供同行参考。1 断路器的分断能力选择断路器有两个分断能力参数：额定极限短路分断能力（Icu）和额定运行分断能力（Ics）。额定极限短路分断能力（Icu）是断路器在规定的试验电压及其他规定的条件下可分断的最大短路电流值，其试验顺序是o-t-co；额定运行分断能力（Ics）是在同等试验条件下比额定极限短路分断能力要小的分断电流值，其试验顺序是o-t-co-t-co。其中，o表示分断操作，co表示接通操作后紧接着分断操作，t表示两个相继操作之间的时间间隔，一般为3miu，如果脱扣器来不及再扣，则延时至能再扣为止。断路器分断能力的校验是选择断路器的重要依据。对于分断时间在0.02s以上的断路器，其极限断路电流Idl（或idl）应不小于通过它的三相短路电流周期分量有效值Id，即：IdlId （1）或 idl2Id （2）式中：Idl（或idl）断路器极限断路电流（或峰值）（kA）；Id三相短路电流周期分量有效值（kA）。对于分断时间在0.02s以下的断路器，其极限断路电流Idl（或idl）应不小于通过它的三相短路冲击电流有效值Icj（或icj），即：Id Icj （3）或 idlicj （4）式中：Idl （或idl）断路器极限断路电流（或峰值）（kA）；Icj（或icj）三相短路冲击电流有效值（或峰值）（kA）。上述公式中的断路器极限断路电流即断路器的极限分断能力（Icu）。一直以来，大家都是依据式（1）式（4），按照断路器的极限分断能力（Icu）选择断路器的分断能力。这样，断路器在分断了线路上的短路电流后，只可再正常分断该短路电流一次，此时及时的更换断路器，可确保断路器正常的电气性能。一般的，额定极限短路分断能力（Icu）和额定运行分断能力（Ics）存在如表1所列的标准比例关系。Ics/Icu比例百分数的大小可以反映出制造厂在断路器分断能力上的制造水平高低，Ics/Icu比例百分数越接近100，断路器制造水平越高。表1 Ics与Icu的标准比例表使用类别无选择型（A类）有选择型（B类）Ics/Icu比例百分数（）2550507575100100目前，也有人建议按照断路器额定运行分断能力（Ics）选择断路器的分断能力，依据断路器分断能力的试验程序，断路器在分断了线路上的短路电流后，还可多次分断该短路电流，以期达到延长使用断路器的目的。这一观点固然有其有道理的一面，可是这样也会给断路器及其保护的设施的定期维护和检修带来不确定性；而且线路出现短路之后，断路器的触头已经有所损伤，再继续使用，影响线路供电连续可靠性的同时，将带来一定的安全隐患。再者，据此参数选择断路器，就要选择极限分断能力更大的断路器，也意味着投资的增加。综上述针对断路器两种分断能力的应用观点，笔者认为可以有更适当的选择。对于一些不重要的负荷，由于这类负荷的供电可靠性要求不高，可采用断路器额定运行分断能力（Ics）选择断路器，虽然一次投资较高，而断路器在短路之后可再次使用，运行成本较低，使用时间可以延长，直至不能使用之后，再行更换。这对于一些供电可靠度要求不高的负荷，是完全可行的。对于一些重要的负荷，比如消防负荷等，由于这类负荷的供电可靠性要求高，确保断路器正常的电气性能是必须的，就应按照断路器的极限分断能力（Icu）选择断路器，在通过一次短路电流之后，及时更换断路器，以确保线路持续供电的可靠性。另外，低压断路器按结构型式分为两大类：框架式断路器(ACB)和塑壳式断路器(MCCB)，配电线路终端常用的微型断路器(MCB)是塑壳式断路器(MCCB)中一种。不同结构型式的断路器分断能力不尽相同，造成断路器价格上区别同时，其在短路条件下的电气性能也有较大差别。这也使得断路器在配电网络中的安装场所必须有所区分，据此选择断路器的类型，可以达到较匹配的经济性能和电气性能。建筑电力系统中，10/0.4kV电力变压器二次侧及低压配电网络首端由于短路电流较大，对断路器的分断能力要求高，则应采用框架(ACB)或塑壳断路器(MCCB)，若采用微型断路器(MCB)，由于其分断能力低，则将影响配电网络的电气安全可靠性。而配电网络的终端短路电流较小，对断路器的分断能力要求较低，可以采用微型断路器(MCB)，若采用塑壳(MCCB)甚至框架断路器(ACB)，则配电网络经济合理性就受到影响。2 断路器的动稳定校核断路器额定短路接通能力（icm）指的是在规定的电压、额定频率以及一定的功率因数（或时间常数）下，断路器能够接通的电流值，即能够通过预期短路冲击电流（icj）。一般的，断路器额定接通能力icm要小于额定动稳定电流idw，即idwicm；若有icmicj，则有idwicmicj，这实际上就是校核了断路器的动稳定。发生短路时，短路后经过半个周期（0.01s），短路电流瞬时值达到最大，这一电流叫做短路冲击电流icj。它包含了短路电流的周期分量iz(0.01)和非周期分量if-z(0.01)，即：icjiz(0.01if-z(0.01)Kcj2I” （5）式中： I”短路次暂态电流的有效值，短路第一个周期的有效值（kA）；Kcj短路电流冲击系数，用下式计算：Kcj11 （6）当R0，则Kcj2；当L0，则Kcj1。所以，1Kcj2。短路电流全电流的最大有效值是短路后第一个周期的短路电流有效值，用Icj表示，也就是短路冲击电流有效值，用下式计算：Icj （7）在1000kVA及以下的变压器二次侧及低压电网中发生三相短路时，一般可概略地取Kcj1.3，因此有：Icj1.09I” （8）icj1.84I” （9）在高压电网中发生三相短路时，一般可概略地取Kcj1.8，因此有：Icj1.52 I” （10）icj2.55 I” （11）在高压电网中，Kcj的取值还有如下特性：短路发生在发电机端电压母线时，可概略地取Kcj1.9；短路发生在发电厂高压侧母线时，可概略地取Kcj1.85；短路发生在高压电网其他地点时，方概略地取Kcj1.8。建筑电气的供电系统电源进线电压等级一般不超过10kV，通常遇到更多的是计算10/0.4kV电力变压器二次侧及低压电网短路电流值。建筑电气的供电系统容量远比城市电网系统容量要小，阻抗较城市电网系统阻抗却大得多，且网络中阻抗特点是阻性明显，存在R1/3L特性，发生短路时电流非周期分量衰减较快。因此，选择低压断路器的短路接通能力时，应当按照低压电网的参数，取Kcj1.3，采用式（8）和式（9），来计算断路器将会通过的预期短路冲击电流。取其余值做出的计算，都是不准确的，直接影响断路器的正确选择；Kcj取值的提高，会提高对断路器短路接通能力的要求，直接影响断路器选型的经济性能。3 断路器的热稳定校核断路器额定短时耐受电流（Icw）指的是断路器在规定试验条件下短时间承受的电流值。与额定短时耐受电流有关的短时至少为0.05s，其优先值为：0.05s、0.1s、0.25s、0.5s、1s等。断路器按照使用类别分为A类和B类，A类为非选择型断路器，其脱扣器无人为短延时，因而无额定短时耐受电流要求，通常采用普通热磁脱扣器；B类为选择型断路器，其脱扣器有人为短延时，