低压断路器短路分断能力选择的讨论

低压电器(20∞№4) 关于低压蜥路器短路分斯能力选择的讨论 关于低压断路器 短路分断能力选择的讨论 李骏， 李锡芝 (华东电力设计院，上海200063) 摘要：扼要说明有关低压断路器短路分断能力术语的含义，并重点讨论了如何 合理选择低压断路器的短路分断能力，以及如何按实际短路回路的肜R值修正其额定 短路分断能力等问题。 关键词：低压断路器；分断能力；降容 中图分类号：TM56l文献标识码：A文章编号：1001_5531(2004)04—0038-03 DiscussiononShort-CircuitBreal【ingCapacity SeletionofLVCircuitBreaker uJun。uXt-zhi 第一作者：李骏 (1973一)，男，工程 师，从事计算机应 用软件开发、电气 工程设计及电器产 品应用等。 (EastChinaE1ectricPowerDesignInstitute，Shanghai200063，China) AbstHIct：Relatedte瑚inolo西esofshon—circuitbreakingcapacityofLVCircuitBreakerweredescribedto山e point．Issuesofhowtoselectingshort-circu“breakingcapacity“LVCircu“Breakerreasonably明dcorrectingthe ratedshon—circuitbreakingc印acityb鹊edonactualshort—circuit爿／Rwereexpatiatedwhichcanbereferredinac— tualp叫ectdesign． Keywords：lowV州taged州unb】陀越婢r；b】陀a咖c薯巾adty；dlwa缸】嚷唧a咖 1 断路器额定短路分断能力选择 低压断路器的额定短路分断能力，分为极限 短路分断能力和运行短路分断能力。 (1)极限短路分断能力J『。。在规定条件下 (电压、电流、功率因数等)的分断能力，按规定程 序动作之后，不考虑断路器继续承载其额定电流。 试验程序为O—t—CO，t为试验间隔时间，一般≥ 3min。断路器分断，c。后，必须更换新的断路器， 原来的断路器不能再继续使用。 (2)运行短路分断能力，c。。在规定条件下 (电压、电流、功率因数等)的分断能力，按规定程 序动作之后，须考虑断路器继续承载其额定电流。 试验程序为O一￡一C0一t—CO，t的取值与，c。相 同。断路器分断J『。。后，应可继续使用。 从以上试验条件可见，运行短路分断能力的 试验条件，比极限短路分断能力要严酷。为此， IEc规定，，c。的值可为，c。的25％、50％、 75％、100％，其中具有三段式保护的B类断路器 一38一 无25％的规格。目前，大量断路器的，c。=(50％ 一75％)，。。，只有个别断路器的，。。=，。。。 GB／T14048．11《低压开关设备与控制设备 总则》中提供的试验电流与功率因数cos妒、时间 常数下和峰值系数叼的关系见1。 表l c傩p、f和，，的关系 对于厶。≠，c。的断路器，实际使用中是按L。来 万方数据 关于I?25压断路器短路分所能力选择的讨论 低压电器(20咐№4) 选择还是按L。来选择，这是一个值得商讨的问 题。以发电厂低压厂用电系统为例，低压断路器 有两种使用情况：一是作为配电断路器，对母线或 一级负荷供电，如由动力中心(简称PC)向电动 机控制中心(简称MCC)供电的断路器，这些断路 器建议按J『。。来选择，因断路器清除故障后，需要 马上恢复供电；另一些断路器，仅向单一的终端用 电设备供电，如电动机等终端负荷，且往往具有一 定的供电长度，而低压系统的短路电流值随电缆 长度(阻抗)衰减比较明显，这些断路器建议按，。。 选择，但应校验，c。必须大于或等于供电线末端的 预期短路电流。简单地讲，框架断路器和用于馈 线的配电塑壳断路器，其额定分断能力宜按，c。选 择；而向单一的终端用电设备供电的塑壳断路器 (如McC内的电动机起动器单元)可按，c。选择， 这样既经济又安全。美国GE公司用于MCC组 合单元的分断能力，是按采用规定连接导线距该 单元1．2m处三相金属性短路通过试验确定的， 也就是说，不考虑MCC抽屉内部故障，且计及接 触电阻、脱扣器、热继电器等阻抗元件对短路电流 的降流作用旧1。 额定短时耐受电流，。。是指，在规定的试验条 件下，断路器能承受而不损坏的短时耐受电流值。 如上所述，短时耐受电流只适用于B类断路器， 即具有短路短延时特性的断路器。通常，当额定 电流，。≤2．5kA时，，。。=12，。或5kA，取较大者； 当，。>2．5kA时，，c。=30kA，延时时间≥0．05s， 优选值为O．05s一0．1s—O．25s一0．5s一1s，视 断路器型式而异。 实际使用中，不能把开关柜的短时耐受电流 与断路器(电器元件)混为一谈。断路器的额定 短时耐受电流，应满足断路器安装处保护选择性 配合在时间上的要求。 2 短路故障回路功率因数对断路器 分断能力的影响 断路器的分断能力与短路故障回路的功率因 数cos9有关，但国内制造部门对该问题没有提 出比较明确的修正方法。美国ANSIC37．13标准 规定的修正方法，是根据断路器额定分断全电流 值不变，按实际分断回路的功率因数cos9(或 肜R)来修正其分断能力的。下面作简单的分析。 与断路器额定分断电流相对应的全电流有效 值为 厂————瓦 ，=循+丘=，1√1+2e一彳(1) 短路故障回路的时间常数为 ￡ X X ，¨ r 2i。蕊2磊丽 Lz， 式中，。——断路器的额定分断电流(对称分量 有效值) ，2——与断路器额定分断电流相对应的直 流分量 t。。。——断路器触头分离时间 x、R——短路故障回路的电抗和电阻 当肜R=6．6，，=60Hz时，取￡。=6．5ms， 则 I：㈠厅五孓 ，=1．397，l (3) 此时，计算短路电流所乘的放大系数心=1．0。 当肜尺=8．27／=60Hz时，取￡。。。=6．5ms， 则 ，／“=√1+2e一而=1．4512 (4) 式(4)中的“为断路器用于肜R=8．27的线路 时所允许的对称分断电流。可见“／，。= O．9627，此时断路器所允许的分断电流应降为额 定分断电流的o．9627。换言之，应将计算短路电 流放大K=I／0．9627=1．04倍后，再来选择断 路器的额定分断电流。由此可见，美国ANsI标 准中计算短路电流放大系数 厂——————；丁心=等 (5) 必须指出，式(5)仅适用于／=60Hz的电网。 美国ANsIc37．13标准中给出的计算短路电流放 大系数＆与∥R的关系如表2所示，该表就是 按式(5)计算出来的。 如果，=50Hz，￡。。=6．5ms，额定分断电流时 的cos妒=0．25(即∥R=3．873，见表1)，则厂]丽墨=訾 (6) 一39— 万方数据 低压电器(2∞4№4) 关于低医断路器短路分断能力选择的讨论 表2墨与影R的关系 作为例子，利用式(6)可以计算出不同肜R(或 cos9)时的计算短路电流放大系数，如表3所示。 表3，=50Hz，f。pt=6．5ms，额定分断电流的 c∞p=O．25。不同肜足时的放大系数甄 短路回 短路回 计算短路电流断路器额定分断 路的cosp路的盖朋 乘的系数墨 电流的修正系数 实际应用中，可按断路器的有关参数和短路 回路的影僵值，利用上述方法，对断路器额定分 断能力作必要的修正。低损耗变压器的肜R值 比较大，应特别注意校验。 (上接第31页) L／O口，不用扩展即可满足大多数中小型污水处理 工程的需求； (2)MicroPLCl00具有ISP功能，根据PLC 的发展，可在线升级部分或全部系统程序； (3)用户可对系统程序进行添加和裁减，甚 至配置自己的系统程序； (4)通过12C总线扩展非智能模块，具有扩 展灵活方便、造价低廉的特点； (5)可直接挂接具有12c总线接口的数字式 传感器，如温度传感器AD7416等； (6)可使用梯形图、语句表、汇编语言和c 语言编程，满足了不同层次的用户需求； (7)无须配置编程器，通过计算机Rs_232口 即可下载系统程序和用户程序，组成测控网络时， 通过服务器可远程下载； (8)既可单机使用，也可纳入服务器管理下 一40— 3 断路器使用中的降容问题 使用中影响断路器性能的因素比较复杂，主 要有环境温度和海拔高度对额定电流的影响，安 装方式(指上、下进线)和海拔高度对额定分断能 力的影响。使用者选择断路器时必须考虑这些因 素，以对断路器作出合理的降容处理。 通常，断路器总是安装在成套电器设备(开关 柜)中使用的，通过开关柜温升试验可以知道开关 柜内各个部位的环境温度，再按断路器制造厂提供 的电流．温度修正表或曲线，可确定相应的降容系 数。降容系数随断路器和开关柜的型式而异。 海拔高度对电气绝缘强度的影响，有经验公 式可以估算。但海拔高度对额定电流和额定分断 能力降低的影响，没有现成的估算公式，只有向制 造部门咨询确定。 【参考文献】 [1]连理枝．低压断路器及其应用[M]．北京：中国电力 出版社，2002． [2]李锡芝．低压开关柜电器元件过电流保护特性的配 合和选择[J]．电器技术，1990，(3)． 收稿日期：2003．12-10 组成工业测控网络，通过工业组态软件执行更为 复杂的控制策略。 【参考文献】 [1]AnalogDevicesInc．AD斗c812user’sM蚰ual[R]． 2000． [2]何立民．12c总线应用系统设计[M]．北京：北京航 空航天大学出版社，1995．125一130． [3]KeilElektIDnikGnlbH．andKeilsoftware，Inc．c51 Co唧uterUser’sGuide[R]．2000．52—61． [4]MODICON，Inc．，IndustrialAutomationsystems．Mod． iconModbusProtocolReferenceGuide[R]．1996．18 ～20． [5]朱宁西，张齐．基于IsP微控制器的PLC实现方 法[J]．华南理工大学学报，2003，31(1)：84～87． 收稿日期：2003_08．12 万方数据 关于低压断路器短路分断能力选择的讨论 作者： 李骏， 李锡芝 作者单位： 华东电力设计院,上海,200063 刊名： 低压电器 英文刊名： LOW VOLTAGE APPARATUS 年，卷(期)： 2004，(4) 引用次数： 0次 参考文献(2条) 1.连理枝 低压断路器及其应用 2002 2.李锡芝 低压开关柜电器元件过电流保护特性的配合和选择 1990(3) 相似文献(10条) 1.期刊论文 张文荣 选用低压断路器时应特别注意其分断能力 -电气开关2004,42(4) 讨论了低压断路器短路分断能力的选择,极限短路分断能力与运行短路分断能力的区别. 2.期刊论文 胡如兵.高圆秋 选择低压断路器应当注意的两个问题 -黑龙江科技信息2007(15) 讨论了低压断路器的选择过程中额定短路接通能力的校验,以及额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力的区别. 3.会议论文 张永文 选择低压断路器基本技术参数的建议 2008 选择低压断路器的额定电流、分断能力应当考虑环境温度、海拔、连接导线的截面，负荷类别及工作制。电源频率、配电线路的长度，配电线路和 用电设备的正常汇漏电流的量化影响。 4.期刊论文 孟兆明 低压断路器选择时应注意的两个问题 -机械管理开发2004(5) 讨论了低压断路器选择过程中额定短路接通能力的校验,以及额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力的区别. 5.期刊论文 麦爱仪 选择低压断路器应注意的两个问题 -甘肃水利水电技术2003,39(2) 讨论了在选择低压断路器的过程中,应注意区别额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力,同时还应注意额定短路接通能力的校验. 6.期刊论文 方旭 选择低压断路器应当注意的两个问题 -建筑电气2002,21(3) 讨论了低压断路器的选择过程中额定短路接通能力的校验,以及额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力的区别. 7.会议论文 许汝欣 提高低压断路器分断能力的实践 2001 根据电弧产生、熄灭的过程,提出了改进灭弧室设计和提高断路器操作机构分闸速度的措施,使断路器的分断能力有了较大提高. 8.学位论文 马建萍 低压断路器中智能控制器的设计 2003 为了满足电网选择性保护的需要,适应市场需求及提高产品竞争力,设计出保护功能完善、价格合理的智能控制器具有重要的应用价值.因此该文研制 开发了与DW18低压万能式智能断路器相配套的智能型控制器.该文主要解决了设计中遇到的一些实际问题.依据其原理从硬件、软件两方面入手,首先在硬 件设计上,对于信号的检测、采集,电源的设计,脱扣方式以及CPU的处理提出了实现方法,基本实现了电流监控等功能.其次,软件设计采用实时多任务操作 系统较好的完成了任务的实时处理,其中多任务的具体实现,电流检测算法和程序设计的实时性要求是这部分的重点.并就软、硬件的抗干扰设计和现场试 验的分析作以论述. 9.期刊论文 张琳 低压断路器及其在电气设计中的参数选择 -内蒙古电大学刊2005(10) 介绍了低压断路器的工作原理、分类、选用要点,讨论了低压断路器选择过程中额定短路接通能力的校验,以及额定极限短路分断能力和额定运行短 路分断能力的区别. 10.期刊论文 申元林.SHEN Yuan-lin 低压断路器分断能力的计算和选择 -江苏电器2007(1) 在额定电压和额定电流下,正确计算线路的短路电流,适当选择低压断路器,可减少配电网络和工业设备发生短路等故障.阐述了断路器分断能力的定 义与标准,对额定短路分断能力的选择进行了分析,给出了短路电流的计算公式,分析了额定短路分断能力选择时应注意的问题. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dydq200404011.aspx 下载时间：2010年5月20日