（超精華）斷路器分斷能力的選擇和使用

2013-07-1617:24:58|

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訂閱最近幾年與斷路器的使用者相互磋商、探討，并在專業(yè)刊物上閱讀了一些斷路器選用的文章，感到收益很大，但又覺得斷路器的設計、制造者與用戶之間由于溝通和宣傳不夠，致使用戶在選擇低壓斷路器上還存在一部分偏失。據(jù)此，筆者擬再次論述斷路器的選擇和應用，以期拋磚引玉、去偽存真。一、

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。因此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)、對于10/0.4KV電壓等級的變壓器，可以考慮高壓側(cè)的短路容量為無窮大(10KV側(cè)的短路容量一般為200~400MVA甚至更大，因此按無窮大來考慮，其誤差不足10%)。(2)、GB50054-95《低壓配電設計規(guī)范》的2.1.2條規(guī)定：“當短路點附近所接電動機的額定電流之和超過短路電流的1%時，應計入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入的反饋電流應是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。因此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Ite=Ste/(1.732*Ue)式中Ste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因此簡單計算變壓器的副邊額定電流應是變壓器容量×(1.44～1.50)。(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)=Ite/Uk，此值為交流有效值。(6)、在相同的變壓器容量下，若兩相間短路，則I(2)=1.732I(3)/2=0.866I(3)(7)、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。如果短路點離變壓器有一定的距離，則需考慮線路阻抗，因此短路電流將減小。例如SL7系列變壓器(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。短路點離變壓器的距離為100m時，短路電流I(3)降為4740A；當變壓器容量為100KVA時其出線端的短路電流為3616A。離變壓器的距離為100m處短路時，短路電流為2440A。遠離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(xiàn)的最大短路電流。并按以下原則選擇斷路器：斷路器的額定電流In≥線路的額定電流IL斷路器的額定短路分斷能力≥線路的預期短路電流

因此，在選擇斷路器上，不必把余量放得過大，以免造成浪費。二、斷路器的極限短路分斷能力和運行短路分斷能力。國際電工委員會的IEC947-2和我國等效采用IEC的GB4048.2《低壓開關(guān)設備和控制設備

低壓斷路器》標準，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(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，不包括斷路器繼續(xù)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(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，包括斷路器繼續(xù)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o-t-co，具體試驗是：把線路的電流調(diào)整到預期的短路電流值(例如380V，50KA)，而試驗按鈕未合，被試斷路器處于合閘位置，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)并熄滅電弧，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，此時線路處于熱備狀態(tài)，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(wěn)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，并無超出規(guī)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(Ics)的試驗程序為o-t-co-t-co，它比Icu的試驗程序多了一次co。經(jīng)過試驗，斷路器能完全分斷、熄滅電弧，并無超出規(guī)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短路分斷試驗后，還要進行耐壓、保護特性復校等試驗。由于運行短路分斷后，還要承載額定電流，所以Ics短路試驗后還需增加一項溫升的復測試驗。Icu和Ics短路或?qū)嶋H考核的條件不同，后者比前者更嚴格、更困難，因此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，即萬能式或稱框架式)。斷路器的制造廠所確定的Ics值，凡符合上述標準規(guī)定的Icu百分值都是有效的、合格的產(chǎn)品。萬能式(框架式)斷路器，絕大部分(不是所有規(guī)格)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(xiàn)選擇性保護，因此大多數(shù)主干線(包括變壓器的出線端)都采用它作主(保護)開關(guān)，而塑殼式斷路器一般不具備短路短延時功能(僅有過載長延時和短路瞬動二段保護)，不能作選擇性保護，它們只能使用于支路。由于使用(適用)的情況不同，IEC92《船舶電氣》建議：具有三段保護的萬能式斷路器，偏重于它的運行短路分斷能力值，而大量使用于分支線塑殼斷路器確保它有足夠的極限短路能力值。我們對此的理解是：主干線切除故障電流后更換斷路器要慎重，主干線停電要影響一大片用戶，所以發(fā)生短路故障時要求兩個CO，而且要求繼續(xù)承載一段時間的額定電流，而在支路，經(jīng)過極限短路電流的分斷和再次的合、分后，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)。但是，無論是萬能式或塑殼式斷路器，都有必須具備Icu和Ics這兩個重要的技術(shù)指標。只有Ics值在兩類斷路器上表現(xiàn)略有不同，塑殼式的最小允許Ics可以是25%Icu，萬能式最小允許Ics是50%的，Ics=Icu的斷路器是很少的，即使萬能式也少有Ics=100%Icu的。（國外有一種采用旋轉(zhuǎn)雙分斷(點)技術(shù)的塑殼式斷路器，它的限流性能極好，分斷能力的裕度很大，可做到Ics=Icu，但價格很高）。我國的DW45智能型萬能式斷路器的Ics為62.5%～65%Icu，國際上，ABB公司的F系列，施耐德的M系列也不過是70%左右，而塑殼式斷