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低压开关电器——断路器的其他特性

发布日期:2016/05/24已有 2376 人浏览

在做最后选择时,熟悉下列低压断路器的其它的特性通常也是有必要的。

>>额定绝缘电压 (Ui)

这是电介质试验电压 (通常大于 2 Ui ) 和爬电距离所涉及的电压数值。
额定工作电压的最大值绝不可超过额定绝缘电压,即 Ue ≤ Ui。

>>额定冲击耐压 (Uimp)

该特征表现为试验条件下设备能够承受而不出失效的 kV 电压峰值 (规定的形式和极性)。
通常,用于工业用断路器 Uimp = 8 kV和家用型 Uimp = 6 kV。

>>(A 或 B) 类和额定短时耐受电流 (Icw)

如上简述 (断路器的基本特性),依照 IEC 60947-2 标准,工业用低压开关设备有两类,A 和 B: ?
A 类通常为塑壳断路器,在“瞬时”短路电磁脱扣装置 (见图表 H35) 动作时不会有意延迟. ?
为了从时间上同其他断路器有选择性,B 类可能会延迟断路器的跳闸,这时的故障电流要低于断路器额定短时耐受电流 (Icw) (见图表 H36) 。这通常应用于大型开启式断路器以及某些重载塑壳型断路器。Icw 是 B 类断路器是在制造商给定的时间内,能够承受热和电动力而不会造成持久损害的最大电流。

图表 H35: A 类断路器

图表 H36: B 类断路器

>>额定接通能力 (Icm)

Icm – 为断路器在指定条件下及额定电压上能建立的最高电流瞬时值。在交流系统中瞬时峰值为 k 倍的 Icu (即额定分断电流),该系数由短路电流回路 (见图表 H37) 的功率因数 (cos φ) 决定。

Icu

cos φ

Icm = kIcu

6 kA < Icu ≤ 10 kA

0.5

1.7 x Icu

10 kA < Icu ≤ 20 kA

0.3

2 x Icu

20 kA < Icu ≤ 50 kA

0.25

2.1 x Icu

50 kA ≤ Icu

0.2

2.2 x Icu

图表 H37: IEC 60947-2 规定对不同的短路电流功率因数值与额定分断能力 Icu 以及额定接通能力 Icm 之间的关系

>>额定运行短路分断能力 (Ics)

在正确设计的装置中,不能要求断路器在最大分断电流 Icu 下动作。基于此,引入了一种新的特性 Ics。在 IEC 60947-2 标准中以 Icu 的百分数来表示 (25%, 50%, 75%, 100%)。

额定分断能力 (Icu) 或 (Icn) 是断路器能成功分断而不会被损害的最高故障电流。产生这种电流的可能性非常低,正常环境下,故障电流比断路器额定分断能力 (Icu) 低得多。
另一方面,大电流 (可能性较低) 在良好状态下被分断非常重要,这样在故障电路被修复以后,断路器能够立即重合闸。正是由于这些原因,工业用断路器确立了一种新的特性 Ics,以 Icu 的百分数表示,即:25%, 50%, 75%, 100% 。标准试验顺序如下: O - CO - CO[1](在 Ics 上); ?
按照上述顺序进行的测试旨在验证断路器处于良好状态,可在正常运行中使用。对于家用断路器,Ics = k Icn。系数 k 值在 IEC 60898 标准的第 14 号表格中给出。在欧洲,工业上实际使用 100% 的 k 系数,因此 Ics = Icu。

>>故障电流限制

低压断路器的许多设计都有短路电流限制能力,因而减小短路电流,防止达到其 (其他方法就可能) 最高峰值 (见图表 H38)。这些断路器的电流限制性能以图的形式列出,见图表 H39 a)。

断路器的限流能力能够有效地阻止预期最大故障电流的通过,仅允许限定数值的电流通过,见图表 H38。 

图表 H38: 预期和实际电流
断路器的制造商将限流性能以曲线的形式列出 (见图表 H39)。?
图表 H39 a) 是限制峰值与预期故障电流交流元件的均方根值的坐标图。(“预期”故障电流指在断路器没有限流能力时,可能通过的故障电流)。?
限流极大地减少了热应力 (与 I2t 数值成比例)还在图表 H39 b) 中以曲线的形式表示,这是它和预期故障电流交流分量的均方根值的坐标图。
家用低压断路器以及类似的装置根据某些标准 (特别是欧洲标准 EN 60 898) 分类。限流断路器的一类由该类中规定的允许通过的极限 I2t 确定。
这时,制造商正常不会提供特征性能曲线。

图表 H39: 典型低压限流断路器性能曲线

>>电流限制的优点

限流从电流回路减小了所有有电流通过的电路元件所承受的热应力和电动应力,因此延长了这些元件的使用寿命。另外,限流功能也让“级联”技术得到了应用 (见 断路器间的配合),因此明显的降低了设计和安装成本。

使用限流断路器具有许多优点: ?
电气装置,网络有更大的富裕能力:限流断路器极大地削弱了短路电流带来的有害效应。?
减小热效应:极大地减少了导体 (绝缘) 发热,因此线缆的寿命也相应的增加了。?
减小机械应力:降低电动斥力,降低变形、可能的破裂以及触点过多的烧损等风险。?
减小电磁干扰效应:  
-  减小对测量仪器以及有关的电路、电信系统等的影响。因此,限流断路器可以改善以下各项应用: ?
线缆和布线; ?
预制线缆主干系统; ?
开关设备,从而延缓装置的老化。

>>备注

1.^ O 代表断开操作。
CO 代表一次闭合操作
后跟随一次断开操作。