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談低壓斷路器的選擇和使用

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:622时间:2019-11-14

摘要:確定電器產品的電氣間隙,必須根據低壓係統的盡緣配合,而盡緣配合則是建立在瞬時過電壓被限製在規定的衝擊耐受電壓,而係統中的電器或設備產生的瞬時過電壓也必須低於電源係統規定的衝擊電壓。

關鍵詞:低壓斷路器選擇使用

比來幾年,與不少斷路器的使用者相互磋商、探討,並在專業刊物上瀏覽了一些斷路選用的文章,感到收益很大,但又覺得斷路器的設計、製造者與它的用戶之間由於溝通、交流和宣傳不夠 ,導致電器產品的用戶在選擇低壓斷路器上還存在一部分偏失。據此,筆者擬再次論述斷路器的選擇和利用,以期拋磚引玉、往偽存真。

一.按線路預期短路電流的計算來選擇斷路器的分斷能力

精確的線路預期短路電流的計算是一項極其繁瑣的工作,是以便有一些誤差不很大而工程上可以被接受的簡捷計算方法 :

1.對於10/0.4KV電壓等級的變壓器,可以考慮高壓側的短路容量為無窮大(10KV側的短路容量一般為200~400MVA甚至更大,是以按無窮大來考慮,其誤差不足10%)。

2.GB50054-95《低壓配電設計規範》的2.1.2條規定:“當短路點四周所接電動機的額定電流之和超過短路電流的1%時,應計進電動機反饋電流的影響”,若短路電流為30KA,取其1%,應是300A,電動機的總功率約在150KW,且是同時啟動使用時此時計進的反饋電流應是6.5∑In。3.變壓器的阻抗電壓UK表示變壓器副邊短接(路) ,當副邊達到其額定電流時,原邊電壓為其額定電壓的百分值 。是以當原邊電壓為額定電壓時,副邊電流就是它的預期短路電流 。4.變壓器的副邊額定電流=Se/1.732U式中Se為變壓器的容量(KVA),Ue為副邊額定電壓(空載電壓),在10/0.4KV時Ue=0.4KV是以簡單計算變壓器的副邊額定電流應是:1.44~.50Se。5.按(3)對Uk的定義,副邊的短路電流(三相短路)為I(3)對Uk的定義,副邊的短路電流(三相短路)為I(3)=Ie/Uk,此值為交流有效值。

6.在相同的變壓器容量下,若是兩相之間短路,則I(2)=1.732I(3)/2=0.866I(3)以上計算均是變壓器出線端短路時的電流值,這是最嚴重的短路事故 。假如短路點離變壓器有一定的間隔,考慮到線路阻抗,短路電流將減小。例如SL7係列變壓器(配導線為三芯鋁線電纜),容量為200KVA,變壓器出線端短路時,三相短路電流I(3)為7210A。短路點離變壓器的間隔為100m時,短路電流I(3)降為4740A;當變壓器容量為100KVA時其出線真個短路電流為3616A。離變壓器的間隔為100m處短路時,短路電流為2440A。闊別100m時短路電流分別為0m的65.74%和67.47%。所以,用戶在設計時,應計算安裝處(線路)的額定電流和該處可能出現的最大短路電流。並按以下原則選擇斷路器:

是以,在選擇斷路器上,不必把餘量放得過大,以避免造成浪費。

二、斷路器的極限短路分斷能力和運行短路分斷能力IEC947-2和GB4048.2,對斷路器極限短路分斷能力和運行短路分斷能力作了如下的定義:斷路器的額定極限短路分斷能力(Icu):按規定的試驗程序所規定的條件,不包括斷路器繼續承載其額定電流能力的分斷能力;斷路器的額定運行短路分斷能力(Ics) :按規定的試驗程序所規定的條件,包括斷路器繼續承載其額定電流能力的分斷能力。

極限短路分斷能力Icu的試驗程序為OTCO。其具體試驗是:把線路的電流調整到預期的短路電流值(例如380V,50KA),而試驗按鈕未合,被試斷路器處於合閘位置,按下試驗按鈕,斷路器通過50KA短路電流,斷路器立即開斷(OPEN簡稱O)並熄滅電弧,斷路器應完好,且能再合閘。T為間歇時間(休息時間) ,一般為3min ,此時線路處於熱備狀況,斷路器再進行一次接通(CLOSE簡稱C)和緊接著的開斷(O)(接通試驗是考核斷路器在峰值電流下的電動和熱穩定性和動、靜觸頭因彈跳的磨損)。此程序即為CO。斷路器能完全分斷 ,熄滅電弧,並無超出規定的損傷,就認定它的極限分斷能力試驗成功;斷路器的運行短路分斷能力(Icu)的試驗程序為OTCOTCO,它比Icu的試驗程序多了一次CO 。經過試驗,斷路器能完全分斷、熄滅電弧,並無超出規定的損傷,就認定它的額定進行短路分斷能力試驗通過。Icu和Ics短路分斷試驗後,還要進行耐壓 、保護特性複校等試驗。由於運行短路分斷後,還要承載額定電流,所以Ics短路試驗後還需增加一項溫升的複測試驗。Icu和Ics短路或實際考核的條件不同,後者比前者更嚴格 、更困難,是以IEC947-2和GB14048.2確定Icu有四個或三個值,分別是25%、50%、75%和100%Icu(對A類斷路器即塑殼式)或50%、75% 、100%Icu(對B類斷路器,即萬能式或框架式)。斷路器的製造廠所確定的Ics值,凡符合上述標準規定的Icu百分值都是有效的、合格的產品。

萬能式斷路器,盡大部分都具有過載長延時、短路短延時和短路瞬動的三段保護功能,能實現選擇性保護,是以大多數骨幹線(包括變壓器的出線端)都采用它作主開關 ,由於骨幹線切除故障電流後更換斷路器要慎重,骨幹線停電要影響一***用戶,所以發生短路故障時要求兩個CO,而且要求繼續承載一段時間的額定電流,是以萬能式斷路器偏重於它的Icu值;而使用在歧路上的塑殼式斷路器,經過極限短路電流的分斷和再次的合、分後,已完成其使命,它不再承載額定電流,可以更換新的(停電的影響較小),一般隻重視其Ics值。但是,無論是萬能式或塑殼式斷路器,都有必須具備Icu和Ics這兩個首要的技術指標。隻有Ics值在兩類斷路器上表現略有不同,塑殼式的最小許可Ics可所以25%Icu,萬能式最小許可Ics是50%Icu,

有些斷路器利用的設計職員,按其所計算的線路預期短路電流選擇斷路器時,以斷路器的額定運行短路分斷能力來衡量 ,由此判定某種斷路器(此斷路器的極限短路能力大於線路預期短路電流,而運行短路分斷能力則低於計算電流)為分歧格。這是一個誤解。

三 、斷路器的電氣間隙與爬電間隔

確定電器產品的電氣間隙,必須根據低壓係統的盡緣配合,而盡緣配合則是建立在瞬時過電壓被限製在規定的衝擊耐受電壓,而係統中的電器或設備產生的瞬時過電壓也必須低於電源係統規定的衝擊電壓。是以:

1.電器的額定盡緣電壓應≥電源係統的額定電壓

2.電器的額定衝擊耐受電壓應≥電源係統的額定衝擊耐受電壓

3.電器產生的瞬態過電壓應≤電源係統的額定衝擊耐受電壓。

基於以上三原則,電器的額定衝擊耐受電壓(優先值)Uimp就與電源係統的相對地電壓和電器的安裝種別等有很大的關係:相對地電壓值越大,安裝種別越高[分為I(信號水平級)、Ⅱ(負載水平級) 、Ⅲ(配電水平級)、Ⅳ(電源水平級)],要求額定衝擊耐受電壓就越大。例如相對地電壓為220V,安裝種別為Ⅲ時,Uimp為4.0KV ,要是安裝種別為Ⅳ,Uimp為6.0KV。一般塑殼式斷路器的Uimp為6.0KV汙染等級3級或4級,其最小的電氣間隙是5.5mm。而產品的實際的電氣間隙,都大於5.5mm。

關於爬電間隔,GB/T14048.1《低壓開關設備與控製設備總則》規定:電器(產品)的最小爬電間隔與額定盡緣電壓(或實際工作電壓)、電器產品使用處所的汙染等級和?例如:額定盡緣電壓為660(690)V,汙染等級為3,產品使用的盡緣材料組別為Ⅲa(175≤cti〈400,CTI為盡緣材料的漏電起痕指數〉,最小爬電間隔為10mm。一般塑殼式斷路器的爬電間隔都大大超過規定的數值。綜上所述,假如電器產品的電氣間隙和爬電間隔,達到盡緣配合要求 ,就不會由於外來過電壓或線路設備本身的操縱過電壓造成設備的介質電擊穿。GB7251.1-1997《低壓成套開關設備和控製設備第一部分:型式試驗和部分型式試驗成套設備》(等郊於IEC439-1:1992),對盡緣配合的要求與GB/T14048.1是完全一樣的。有一些成套電器製造廠提出斷路器接線用銅排,其相與相之間的(空氣)間隔應大於12mm,有的甚至提出斷路器的電氣間隙應大於20mm。這類要求是不公道的,它已超出了盡緣配合的要求。對於大電流規格,為了避免在出現短路電流時產生電動斥力,或是大電流時導體發熱,為了增加散熱空間,因此適當加寬相間的空間間隔也是可以的。此時無論是達到12mm或20mm,都可由成套電器製造廠自行解決,或請電器元件廠提供有彎頭的接線端子或聯結板(片)來實現。一般斷路器出廠時 ,都提供電源端相間的隔弧板,以防止電弧噴出時造成相間短路。零飛弧的斷路器為防開斷短路電流時有電離分子逸出,也安裝這類隔弧板。假如沒有隔弧板,則對***銅排可包紮盡緣帶,其間隔應不小100mm。

四、四極斷路器的利用

關於四極斷路器的利用,目前國家標準或規程還沒有對是否使用做出硬性的規定,固然地區性四極電器的設計規範已出台,但安裝與不安裝四極電器的爭辯還在進行中,某些地區的使用近年來出現一窩蜂的趨勢,各斷路器製造廠也紛紛設計 ,製造各種型號的四極斷路器投放市場。筆者同意一種定見,就是用或不用應所以否能確保供電的可靠性、安全性為準,是以大體上是:

1.TN-C係統 。TN-C係統中,N線與保護線PE合二為一(PEN線),考慮安全,任何時候不許可斷開PEN線 ,是以盡對禁用四極斷路器;

2.TT係統、TN-C-S係統和TN-S係統可使用四極斷路器 ,以便在維修時保障檢驗者的安全,但是TN-C-S和TN-S係統,斷路器的N極隻能接N線,而不能接PEN或PE線;

3.裝設雙電源切換的場所,由於係統中所有的中性線(N線)是通聯的,為了確保被切換的電源開關(斷路器)的檢驗安全,必須采用四極斷路器;

4.用於380V係統的應選用四極剩餘電流保護1頁

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