接触器或起动器与短路保护装置的协调配合和应用

接触器或起动器与短路保护装置的协调配合和应用(一)动态类型：技术文章阅读：(251)发布时间：2011-11-17 10:49:00刘炳彰，林李杰（1.上海电器科学研究所，；2.乐清市飞跃开关厂，）摘要：介绍GB14048。4中与短路保护装置（SCPD）协调配合的要求和试验方法，叙述SCPD为断路器或熔路器熔断器时选方法。并介绍IEC熔断路器委员会有关与熔断器协调配合的选配准 则和应用指南。提 供了各国的接触器或起动器与熔断器成功地协调配合的实例和技术数据。概述接触器或电动机起动器与短路保护装置（简称SCPD）的协调配合，是指接触器或起动器和规定的SCPD在低压电路中串联工作时，承受可能出现的短路电流的能力。SCPD通常选用熔断器，也可以是断路器。当电路发生过载或在接触器或起云贵器的负载侧发生短路时，渡过接触器或起动器将承受短路电流产生的电动力(取决于* 大短路电流峰值)和过电流产生的焦耳热（I2t）的作用。随着低压电力系统容量的不断扩大，特别是在多台大变压电器并联运行的情况下，低压电路的短路电流值剧增，接触器触头系统的设计，一般只考虑控制电动机正常操作下过电流的要求，而在巨大短路电流产生的电动力和热作用下，触头就会斥开和造成严重的烧损或熔焊，还可能形成相间飞弧和扩大短路事故，甚至危及操作人员的安全。等效采用IEC947-4-1（1990）的同名国家标准GB14048.4-1993低压开关设备和控制设备 低压机电式接触器和电动机起动器中，按接触器或起动器与SCPD短路协调配合试验后的损坏程度，分成两种配合类型：“1”型协调配合：要求接触器或起动器在短路条件下，不应对人和设备造成危害，在未修理和更换零部件前，允许不能继续使用。“2”型协调配合：要求接触器或起动器在适中短路条件下，不应对人和设备造成危害，且应能继续使用，允许触头有轻微的易于分离的熔焊。1 、与SCPD协调配合的配合的要求和试验GB14048.4标准中规定了与SCPD协调配合的要求和试验方法。1.1 接触器与SCPD协调配合的要求和试验选用的SCPD（熔断器或断路器）的分断能力应不低于安装点的预期短路电流值。在接触器正常操作的电流范围（包括电动机的起动、堵转和反转电流）内，SCPD应不动作。接触器或起动器与SCPD协调配合，要求能通过以下两种试验电流的考核：1.1.1 试验电流“r”（Ir）Ir与接触器或起动器的AC-3使用类别下的额定工作电流有关（见表1）。1.1.2 试验电流“q”（Iq）Ig应不小于规定的* 大预期短路电流值。如IqIr.不必进行Iq试验；只要IqIr才进行试验。由SCPD分断Ir和Iq各两次：一次是接触器或起动器处于闭合状态，由SCPD分断；另一次是用接触器或起动器接通，由SCPD分断。1.2 起动器的过载继电器与SCPD协调配合的要求和试验起动器的过载继电器与 SCPD 的电流一时间特性配合应确保：在正常操作时的所有过载电流（ 包括电动机的起动、堵转和反转 ）下，SCPD应不会代替过载继电器分断，即 SCPD能承载这些正常操作过电流的时间，应不小于过载继电器的动作时间。起动器的过载继电器与 SCPD 协调配合，要求能通过试验电流“P”（Ip）的考核。Ip包括两个电流Ip和Ip2。Ip1=0.75Ij 5%Ip2=1.25Ij 5%Ij为过载继电器与SCPD的电流一时间平均特性交点所对应的交流接电流。Ip1试验一次，应由起动器分断电路：Ip2试验一次，应由SCPD分断电流。起动器过载继电器与SCPD为熔断器时的电流一时间我配合见图1。两条特性均呈带状。两条平均我交涉对庆的交接电流为Ij。两条特性带共有4个交点，对应* 大电流为I2，* 小电流为I1。当电路电流大于I2时，京戏由熔断电器分断；电流小于I2时，则应由起动器分断；电流在I1与I2之间时，可能由熔断器，也可能由起动器分断电路。起动器过载继电器与SCPD为断路器时的电流一时间特性配合见图2。断路器具有长延时和瞬时两段保护特性，交接电流Ij对应于SCPD和断路器瞬时的平均特性交点处。而两条特性带相交于4个点，但对应的电流值只有两个；I3和I4，当电流大于I4时，应由断路器分断；电流小于I3时，应由起动器分断；电流在I3和I4之间时，则可能由断路器，也可能由起动器分断电路。由图2可看出：I3和I4与起动器特性带宽度无关，只取决于断路器特性带的宽度，也即取决于断路器瞬时脱扣器整定误差。GB14048.2低压断路器标准中规定断路器瞬时脱扣器整定值的准确度为* 大不超过20%。故I30.8Ij;I41.2Ij。而由在(1)、(2)可知：Ip1= (0.70.75) Ij;Ip2= (1.251.3) Ij.故可行Ip1I4。即SCPD选用符合GB14048.2标准的断路器时，Ip试验完全可满足协调配合规定的要求。当SCPD为熔断器时，由于我国现有的熔断器和起动器的热过顽固继电器的特性带都较宽，在Ip的协调配合试验中，要满足规定的要求则是极其困难的，甚至于是不可能的。1.3 两种协调配合类型的试后性能要求接触器或起动器与SCPD的两种协调配合类型在试验后性能要求列于表2。2 SCPD的选配接触器或起动器制造厂都应确定与生产的积压个系列型号和规格产品相配用的SCPD品种、型号和规格。同时应按确定的直辖市配合类型进行试验，SCPD可以是断路器，也可以是熔断器，应在型式试验报告中详细注明，并提供Ir和Iq试验时的I2t和* 大峰值电流的数据。SCPD的选用原则是：SCPD的极限分断能力必须大于安装点的* 大预期短路电流。此外，SCPD的额定电流值或脱扣器的速写值以及保护特性应能确保电动机正常超支或可逆转过程中不动作。2.1 SCPD选用断路器断路器的额定工作电流应不小于电动机的额定电流。通常可选用具有过载长延时和短路瞬时脱机器二段保护特性的断路器。长延时脱扣器的整定值可选为电动机额定工作电流的1.11.3倍。由于断路器电磁式瞬时脱扣器的动作值取决于电动机起云贵电流的峰值而不是有效值。对于交流笼型感应式电动机，起动电流的有效值为电动机额定电流的6.57倍。峰值约为有效值的1.7倍，故短路瞬时脱扣器的整定值可选为电动机额定电流有效值的1012倍，断路器才不会在电动机直接起动过程中发生瞬时脱扣的误动作。2.2 SCPD选用熔断器电动机直接起动电路中，当 SCPD 为熔断器时，电动机起动特性和电路中各电器元件的电流一时间特性的相互关系应如图3所示，才能获得成功的协调配合。GB13539-1-1992低压熔断器(等效彩IEC269-1-1986)标准中给出熔断器的熔断体的弧前时间的门限值（见表3），绘成特性曲线见图4。Imin（10s）为弧前时间不小于10s的* 小电流值，Imax（5s）是弧前时间不大于5s的* 大电流。熔断体额定电流的选择方法如下：设交流笼型感式电动机的额定电流为：Ime=40A,起动电流倍数Kq=7，起动电流值Iq=KIme=740=280A，起动时间tq10s.从图4中查得对应于Imin（10s）特性上I=280A的熔断体的额定电流值为97A，从表3中又可查得熔断体额定电流值中与之相近的较大值为IRe=100A。如此选择确保该交流笼式感应式电动机直接超支时间小于10s，熔断体不会在起动过程中熔断。设溶断体与电动机的额定电流的比值为K1即K1 = Ire/Ime。对于中、小容量直接起动时，取K1=23；对于中、大容量动机机常采用减压起云