水工業(yè)配電系統(tǒng)斷路器選用的新看法

水工業(yè)配電系統(tǒng)斷路器選用的新看法
近幾年，與不少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(shè)計(jì)、制造者與它的用戶之間由于溝通、交流和宣傳不夠，致使電器產(chǎn)品的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(yīng)用，以期拋磚引玉、去偽存真。 1、按線路預(yù)期短路電流的計(jì)算來選擇斷路器的分?jǐn)嗄芰?br/>精確的線路預(yù)期短路電流的計(jì)算是一項(xiàng)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(jiǎn)捷計(jì)算方法：(1)對(duì)于10/0.4KV電壓等級(jí)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(shè)計(jì)規(guī)范》的2.1.2條規(guī)定：當(dāng)短路點(diǎn)附近所接電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過短路電流的1%時(shí)，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響，若短路電流為30KA，取其1%，應(yīng)是300A，電動(dòng)機(jī)的總功率約在150KW，且是同時(shí)啟動(dòng)使用時(shí)此時(shí)計(jì)入的反饋電流應(yīng)是6.5In。(3)變壓器的阻抗電壓UK表示變壓器副邊短接(路)，當(dāng)副邊達(dá)到其額定電流時(shí)，原邊電壓為其額定電壓的百分值。因此當(dāng)原邊電壓為額定電壓時(shí)，副邊電流就是它的預(yù)期短路電流。(4)變壓器的副邊額定電流Ite=Ste/1.732U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(shí)Ue=0.4KV因此簡(jiǎn)單計(jì)算變壓器的副邊額定電流應(yīng)是變壓器容量x1.44～1.50。(5)按(3)對(duì)Uk的定義，副邊的短路電流(三相短路)為I(3)對(duì)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，若是兩相之間短路，則I(2)=1.732I(3)/2=0.866I(3)(7)以上計(jì)算均是變壓器出線端短路時(shí)的電流值，這是 嚴(yán)重的短路事故。如果短路點(diǎn)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(dǎo)線為三芯鋁線電纜)，容量為200KVA，變壓器出線端短路時(shí)，三相短路電流I(3)為7210A。
短路點(diǎn)離變壓器的距離為100m時(shí)，短路電流I(3)降為4740A；當(dāng)變壓器容量為100KVA時(shí)其出線端的短路電流為3616A。離變壓器的距離為100m處短路時(shí)，短路電流為2440A。遠(yuǎn)離100m時(shí)短路電流分別為0m的65.74%和67.47%。所以，用戶在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)計(jì)算安裝處(線路)的額定電流和該處可能出現(xiàn)的 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?jǐn)嗄芰�路的預(yù)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(fèi)。 2、斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰瓦\(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?br/>國(guó)際電工委員會(huì)的IEC947-2和我國(guó)等效采用IEC的GB4048.2《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 低壓斷路器》標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)斷路器極限短路分?jǐn)嗄芰瓦\(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰ψ髁巳缦碌亩x： 斷路器的額定極限短路分?jǐn)嗄芰?Icu)：按規(guī)定的試驗(yàn)程序所規(guī)定的條件，不括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分?jǐn)嗄芰Γ?斷路器的額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?Ics)：按規(guī)定的試驗(yàn)程序所規(guī)定的條件，括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分?jǐn)嗄芰Α?br/>極限短路分?jǐn)嗄芰cu的試驗(yàn)程序?yàn)閛tco。 其具體試驗(yàn)是：把線路的電流調(diào)整到預(yù)期的短路電流值(例如380V，50KA)，而試驗(yàn)按鈕未合，被試斷路器處于合閘位置，按下試驗(yàn)按鈕，斷路器通過50KA短路電流，斷路器立即開斷(OPEN簡(jiǎn)稱O)并熄滅電弧，斷路器應(yīng)完好，且能再合閘。t為間歇時(shí)間(休息時(shí)間)，一般為3min，此時(shí)線路處于熱備狀態(tài)，斷路器再進(jìn)行一次接通(CLOSE簡(jiǎn)稱C)和緊接著的開斷(O)(接通試驗(yàn)是考核斷路器在峰值電流下的電動(dòng)和熱穩(wěn)定性和動(dòng)、靜觸頭因彈跳的磨損)。此程序即為CO。斷路器能完全分?jǐn)啵珉娀。o超妯規(guī)定的損傷，就認(rèn)定它的極限分?jǐn)嗄芰υ囼?yàn)成功； 斷路器的運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?Icu)的試驗(yàn)程序?yàn)閛tco t co，它比Icu的試驗(yàn)程序多了一次co。經(jīng)過試驗(yàn)，斷路器能完全分?jǐn)唷⑾珉娀。o超出規(guī)定的損傷，就認(rèn)定它的額定進(jìn)行短路分?jǐn)嗄芰υ囼?yàn)通過。 Icu和Ics短路分?jǐn)嘣囼?yàn)后，還要進(jìn)行耐壓、保護(hù)特性復(fù)校等試驗(yàn)。由于運(yùn)行短路分?jǐn)嗪螅�要承載額定電流，所以Ics短路試驗(yàn)后還需增加一項(xiàng)溫升的復(fù)測(cè)試驗(yàn)。 Icu和Ics短路或?qū)嶋H考核的條件不同，后者比前者更嚴(yán)格、更困難，因此IEC947-2和GB14048.2確定Icu有四個(gè)或三個(gè)值，分別是25%、50%、75%和Icu(對(duì)A類斷路器即塑殼式)或50%、75%、Icu(對(duì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Icu百分值都是有效的、合格的產(chǎn)品。
有些斷路器應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員，按其所計(jì)算的線路預(yù)期短路電流選擇斷路器時(shí)，以斷路器的額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰砗饬浚纱伺卸撤N斷路器(此斷路器的極限短路能力大于線路預(yù)期短路電流，而運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰t低于計(jì)算電流)為不合格。這是一個(gè)誤解。