电涌保护器(SPD)与后备保护断路器的配合研究

1、 电涌保护器（电涌保护器（SPD）和后备保护）和后备保护断路器的配合研究断路器的配合研究问题提出问题提出已有的研究成果已有的研究成果Slide 410/350冲击电流波形冲击电流波形Slide 5冲击电流波形冲击电流波形v I级级冲击电流冲击电流Iimp冲击电流冲击电流Iimp由其峰值，电荷量由其峰值，电荷量Q和比能量和比能量 W/R参数来确定参数来确定。冲击试验电流的冲击试验电流的峰值峰值应应在在50s内达到，电荷量内达到，电荷量Q转移应在转移应在5ms内内发生，比能量发生，比能量 W/R 应在应在5ms内释放。内释放。Iimp在在50s50s内内kAkAQ Q在在5ms5ms内内AsAsW

2、/RW/R在在5ms5ms内内kJ/kJ/2020101010010010105 525255 52.52.56.256.252 21 11 11 10.50.50.250.25注：冲击试验符合上述参数的可能方法注：冲击试验符合上述参数的可能方法之一之一IEC 62305IEC 62305中规定的中规定的10/35010/350波形波形允差：允差：Iimp 10%Q-10%/+20%W/R -10%/+45%Q= Iimpa 其中其中a=510-4sW/R= Iimp2b 其中其中b=2.510-4sSlide 68/20波形放电电流波形放电电流Slide 7定义定义 v Maxium wit

3、hstand current (IMW)MCB能够连续耐受能够连续耐受三次冲击都不动作，再增加一个步长（如三次冲击都不动作，再增加一个步长（如2kA)即动作的冲击电流即动作的冲击电流（ 8/20 s波形或波形或10/350 s波形）。波形）。 v 15 shots withstand current (I15)MCB能够耐受能够耐受15次次冲击的最大电涌电流（冲击的最大电涌电流（8/20 s波形）。波形）。 Slide 8C65H-C型型MCB的冲击耐受性能的冲击耐受性能 与与 II级级 SPD 配合配合8/20s下的下的IMW (kA)I15 (kA)In优选值优选值 （kA)额定电流额定电

4、流10A14.224 10.6441016A22.176 14.1301020A22.906 20.3061025A30.142 24.1721540A38.04125.11115 50A33.14425.0621563A34.71625.13815100A59.91235.32730125A59.90640.71730MCB对对8/20s电涌的耐受水平电涌的耐受水平随着额定电流的提高而提高的趋随着额定电流的提高而提高的趋势，但是并不是每一级势，但是并不是每一级MCB都严都严格满足。对于格满足。对于50A 和和63 A的的MCB，虽然它们的额定电流大于，虽然它们的额定电流大于40A，但是它们的

5、，但是它们的IMW却小于却小于40A的的MCB。 Slide 9C65H-C型型MCB与熔断器的比较与熔断器的比较MCB和熔断器的单次冲击耐受值和熔断器的单次冲击耐受值 IMW MCB 和熔断器的和熔断器的15次耐受值次耐受值I15 1. MCB的的IMW 比熔断器的单次冲击耐受电流要大。这说明比熔断器的单次冲击耐受电流要大。这说明MCB具有更好的电涌耐受具有更好的电涌耐受性能。性能。 2. 对于较小的额定电流，对于较小的额定电流，MCB的的I15 要大于熔断器，但是这种优势随着额定电流的要大于熔断器，但是这种优势随着额定电流的增加而减小。对于增加而减小。对于125A的额定电流，的额定电流，M

6、CB和熔断器具有相当的和熔断器具有相当的15次冲击耐受电次冲击耐受电流。流。 Slide 10不同分断能力和特性曲线不同分断能力和特性曲线MCB的比较的比较 选择中等分断能力（选择中等分断能力（6kA） N系列中的系列中的B，C，D曲线曲线MCB，横，横向比较同一分断能力，不同特性曲线的向比较同一分断能力，不同特性曲线的MCB的冲击耐受能力。的冲击耐受能力。选择高分断能力（选择高分断能力（10kA） H系列中的系列中的C曲线曲线MCB，与，与N系列的系列的C曲线结果相比较，从而纵向比较同一特性曲线，不同分断能力曲线结果相比较，从而纵向比较同一特性曲线，不同分断能力MCB的冲击耐受能力。的冲击耐

7、受能力。v B型曲线：型曲线：3 和和 5 In 小短路小短路v C型曲线：型曲线：5 和和 10 In 高短路高短路 电流的控制和保护电流的控制和保护v D 型曲线：型曲线：10 - 14 In分断能力：分断能力： BCNSlide 12结果：从整个趋势来看，最大冲击耐受能力和结果：从整个趋势来看，最大冲击耐受能力和15次冲击耐受能力次冲击耐受能力BCDN系列下系列下B,C,D曲线曲线IMW和和I15的比较的比较IMWI15Slide 13MCB在在10/350冲击下的耐受能力冲击下的耐受能力MCB对对10/350s电涌的耐受水电涌的耐受水平随着额定电流的提高而提高。平随着额定电流的提高而提

8、高。但是提高的幅度却比预期的小很但是提高的幅度却比预期的小很多。对于额定电流为多。对于额定电流为125A的的MCB，最大耐受电流，最大耐受电流IMW也只也只有有4kA。如果把这种。如果把这种MCB用在用在I级级SPD之前，之前，4kA的电涌耐受水的电涌耐受水平将远小于实际安装的大部分平将远小于实际安装的大部分SPD的的Ipeak值。此时，就很难值。此时，就很难实现实现SPD和和MCB的配合。的配合。 与与 I级级 SPD 配合配合10/350s下的下的IMW优选值优选值 额定电额定电流流Ipeak (kA)Q (As)Ipeak (kA)Q (As)10A/16A/20A/25A/40A/50

9、A1.0510.42810.563A2.0590.82921100A3.0881.28421125A4.1141.74021Slide 14MCB在冲击下的脱扣机理研究在冲击下的脱扣机理研究Slide 15v 磁脱扣线圈断裂磁脱扣线圈断裂v 线圈和静触头松脱线圈和静触头松脱v 触头磨损触头磨损MCB冲击后损坏的原因冲击后损坏的原因静触头静触头动触头动触头断口断口Slide 16试验过程中发现，造成试验过程中发现，造成MCB脱扣机构动作的脱扣机构动作的原因主要是由于动静触头间的电动斥力，试原因主要是由于动静触头间的电动斥力，试验证明：尝试将磁铁取走后对验证明：尝试将磁铁取走后对MCB进行冲击进行

10、冲击试验，发现试验，发现MCB的脱扣机构也还是动作了，的脱扣机构也还是动作了，说明了导致说明了导致MCB在冲击电流下动作的主要原在冲击电流下动作的主要原因并不是完全由于电磁力造成的。因并不是完全由于电磁力造成的。分析可得，动静触头在冲击电流通过时会产分析可得，动静触头在冲击电流通过时会产生的电动斥力，而且在触头间由于电流线的生的电动斥力，而且在触头间由于电流线的收缩而产生霍姆力，这两个力的作用都使动收缩而产生霍姆力，这两个力的作用都使动静触头快速分开，因此都有助于推动脱扣机静触头快速分开，因此都有助于推动脱扣机构的动作。构的动作。冲击电流下的脱扣机理冲击电流下的脱扣机理Slide 171. 不同特性曲线和分断能力的不同特性曲线和分断能力的MCB可通过可通过8/20冲击冲击电流的试验，基本可以与大部分电流的试验，基本可以与大部分T2级的级的SPD配合配合用作后备保护元件；用作后备保护元件；2. MCB在在10/350波形冲击电流下的耐受性能十分波形冲击电流下的耐受性能十分有限，无法和有限，无法和T1级的级的SPD形成后备保护的有效配形成后备保护的有效配合，建议修改标准条款；合，建议修改标准条款；3. MCB在冲击电流下的脱扣动作不是主要依靠电磁在冲击电流下的脱扣动作不是主要依靠电磁力，而是主要依靠电动斥力；力