水工業配電系統斷路器選用的新看法

水工業配電系統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、制造者與它的用戶之間由于溝通、交流和宣傳不夠，致使電器產品的用戶在選擇低壓斷路器上還存在一部分偏失。據此，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。 1、按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，可以考慮高壓側的短路容量為無窮大(10KV側的短路容量一般為200~400MVA甚至更大，因此按無窮大來考慮，其誤差不足10%)。(2)GB50054-95《低壓配電設計規范》的2.1.2條規定：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6.5In。(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/1.732U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x1.44～1.50。(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，若是兩相之間短路，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 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。 2、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)：按規定的試驗程序所規定的條件，不括斷路器繼續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)：按規定的試驗程序所規定的條件，括斷路器繼續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otco。 其具體試驗是：把線路的電流調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，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，并無超妯規定的損傷，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(Icu)的試驗程序為otco t co，它比Icu的試驗程序多了一次co。經過試驗，斷路器能完全分斷、熄滅電弧，并無超出規定的損傷，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短路或實際考核的條件不同，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Icu(對A類斷路器即塑殼式)或50%、75%、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，凡符合上述標準規定的Icu百分值都是有效的、合格的產品。
有些斷路器應用的設計人員，按其所計算的線路預期短路電流選擇斷路器時，以斷路器的額定運行短路分斷能力來衡量，由此判定某種斷路器(此斷路器的極限短路能力大于線路預期短路電流，而運行短路分斷能力則低于計算電流)為不合格。這是一個誤解。