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斷路器的分斷能力和短時耐受電流

關于斷路器的極限短路分斷能力、運行短路分斷能力和短時耐受電流
  
  極限短路分斷能力(Icu),是指在一定的試驗參數(shù)(電壓、短路電流、功率因數(shù)) 條件下,經(jīng)一定的試驗程序,能夠接通、分斷的短路電流,經(jīng)此通斷后,不再繼續(xù)承載其額定電流的分斷能力。它的試驗程序為0—t(線上)C0 (“0”為分斷,t 為間歇時間,一般為3min,“C0”表示接通后立即分斷)。試檢后要驗證脫扣特性和工頻耐壓。
  
  運行短路分斷能力(Ics),是指在一定的試驗參數(shù)(電壓、短路電流和功率因數(shù))條件下,經(jīng)一定的試驗程序,能夠接通、分斷的短路電流,經(jīng)此通斷后,還要繼續(xù)承載其額定電流的分斷能力,它的試驗程序為0—t(線上)C0—t (線上)C0。
  
  短時耐受電流(Icw),是指在一定的電壓、短路電流、功率因數(shù)下,忍受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而斷路器不允許脫扣的能力,Icw是在短延時脫扣時,對斷路器的電動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的考核指標,它是針對B類斷路器的,通常Icw的最小值是:當In≤2500A時,它為12In或5kA,而In>2500A時,它為30kA( DW45_2000的Icw為 400V、50kA,DW45_3200的Icw為400V、65kA)。
  
  運行短路分斷能力的試驗條件極為苛刻(一次分斷、二次通斷),由于試后它還要繼續(xù)承載額定電流(其次數(shù)為壽命數(shù)的5%),因此它不單要驗證脫扣特性、工頻耐壓,還要驗證溫升。 IEC947_2(以及1997新版IEC60947_2)和我國國家標準GB140482規(guī)定,Ics可以是極限短路分斷能力Icu數(shù)值的25%、50%、75%和100%(B類斷路器為50%、75%和 100%,B類無25%是鑒于它多數(shù)是用于主干線保護之故)。
  
  上文提到的選擇斷路器的一個重要原則是斷路器的短路分斷能力≥線路的預期短路電流,這個斷路器的短路分斷能力通常是指它的極限短路分斷能力。
  
  無論A類或B類斷路器,它們的運行短路分斷能力絕大多數(shù)是小于它的極限短路分斷能力Icu的。
  
  A類:DZ20系列Ics=50%~77%Icu,CM1系列Ics=58%~7 2%Icu,TM30系列Ics=50%~75%Icu,(個別產(chǎn)品Ics=Icu)。
  
  B類:DW15系列Ics=60%左右的Icu,(個別的如630AIcs=Icu,但短路分斷能力僅400V時30kA),DW45系列Ics=62.5%~80%Icu。
  
  不管是A類或B類斷路器,只要它的Ics符合IEC947_2(或GB14048.2)標準規(guī)定的 Icu百分比值都是合格產(chǎn)品。
  
  用戶在設計選用時只要符合斷路器的極限短路分斷能力≥線路預期短路電流就能滿足要求了,對線路本身來說,例如上面舉例的變壓器容量為1600kVA的線路,可能出現(xiàn)的短路電流約為43kA,它是僅計算離變壓器距離為5m,且把刀開關、互感器和斷路器的內(nèi)阻均看成零來計算的(短路電流因此比實際情況偏大)。這種短路的機率極小。在選用斷路器時,只要它的極限短路分斷能力>43kA,譬如50kA就足夠了。經(jīng)過“0”一次、“C0”一次就完成了它的使 命,必須更換新的斷路器,而運行短路分斷能力,例如為50%的Icu,也達到25kA ,它既可以實現(xiàn)一次分斷,二次通斷(在25kA短路電流時)故障電流然后還要承載其額定電流 ,任務是非常艱巨的。有些使用者認定要按斷路器的運行短路分斷能力(Ics)≥ 線路預期短路電流來設計,其實是一種誤解,也是不必要的。
  
  有些制造廠的樣本里宣傳,它的產(chǎn)品Ics=Icu,如確實,說明它的I cu指標有裕度,如不確實,說明它有水份,不可全信,而且Ics=Icu的斷路器 ,其售價要高很多,不合算。
  
  應提到的是,所有斷路器的短路分斷能力(無論是Icu還是Ics)都是周期分量有效值。在短路試驗中的“C0”的C(close接通)的電流是峰值電流Ich。在試驗站進行短路分斷試驗時,電壓、短路電流(有效值)和功率因數(shù)(cos)已調(diào)整好,它的接通電流也就被確定了。接通電流試驗(“C”試驗),是以峰值電流來考核觸頭和其他導電體承受的電動斥力和熱穩(wěn)定性的能力,有什么樣的有效值電流(分斷電流),在其相應的功 率因數(shù)下,便有什么樣的峰值電流,使用者毋須去考慮峰值電流這個參數(shù)。
  
  為幫助使用者了解,現(xiàn)將峰值電流與周期分量有效值電流關系式列于下面。
  
  峰值電流(沖擊電流)ich=kch(根號)2Ic
  
  其中Ic為周期分量有效值,kch為沖擊系數(shù) 1<kch<2,kch×2為峰值系數(shù)。

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