什么是空气开关的短路分断能力

电工之家2020-07-31 16:14:19

1.什么是Icu和Ics

国家标准GB14048.2-2008规定,空开断路器的短路分断能力分为两种:额定极限短路分断能力Icu和额定运行短路分断能力Ics。同时,GB14048.2-2008也规定了两者参数的试验流程。

额定极限短路分断能力Icu:一定试验参数(电压、短路电流和功率因数)条件下,经过一定试验,能够接通分断的短路电流,经此通断试验后,不再继续承载其额定电流的分断能力。

试验电压:1.05倍额定工作电压Ue。

试验流程O-T-CO:

将线路电流调整到预期的短路电流值,被试断路器处于合闸状态,此时按下设备试验按钮,被试断路器立即开断(open简称O),被试断路器应完好,且能再合闸。

T为间歇时间,一般为3min,此时线路仍处于热备状态,被试断路器再进行一次合闸(close简称C),应能立即完全分断(open简称O),则被试断路器极限短路分段能力合格。

额定运行短路分断能力Ics:一定试验参数(电压、短路电流和功率因数)条件下,经过一定试验,能够接通分断的短路电流,经此通断试验后,还要继续承载其额定电流的分断能力。

试验电压:1.05倍额定电压Ue。

试验流程O-T-CO-T-CO:

将线路电流调整到预期的短路电流值,被试断路器处于合闸状态,此时按下设备试验按钮,被试断路器立即开断(open简称O),被试断路器应完好,且能再合闸。

T为间歇时间,一般为3min,此时线路仍处于热备状态,被试断路器再进行一次合闸(close简称C),应能立即完全分断(open简称O),经过T间歇时间后再进行一次合闸(close简称C),应能立即完全分断(open简称O)。断路器不应有过分损坏的迹象,也不应危及操作者,而且不应产生持续燃弧、各极间或极与框架间的闪络、飞弧故障等。由于额定运行短路分断能力表明的是断路器还能继续承载额定电流的分断能力,因此还要增加温升和5%电气寿命的试验。

2.Icu和Ics的关系

Icu和Ics都是断路器的一项重要技术性能指标。从实际情况出发,根据线路保护的需要和断路器的不同结构,GB14048.2-2008确定的Ics,分别是25%、50%、75%和100%Icu(对A类断路器,即塑料外壳式或小型断路器),或50%、75%和100%Icu(对B类断路器,即框架式断路器)。断路器制造厂确定其产品的Ics值,凡符合上面标准规定的Icu百分值都是有效的、合格的产品。 举例,一般家用小型断路器的Icu能做到6KA或4.5KA,且其Ics的值通常为4.5KA(75%Icu)。

框架式断路器的绝大部分规格都是有过载长延时、短路短延时和短路瞬时的三段保护功能,能实现选择性保护(这也是B类断路器的概念)。因此大多数主干线(包括变压器的出线端)都采用框架式断路器作主保护开关;而塑壳式断路器一般不具备短路短延时功能(仅有过载长延时和短路瞬时的二段保护),不能作选择性保护只能使用于支路;小型断路器(仅有过载长延时和短路瞬时保护)就是作为塑壳断路器的下级,是终端用户使用的产品。

由于使用情况不同,IEC92《船舶电气》标准建议:具有三段保护的框架式断路器,偏重于它的Ics,而大量使用于分支线路的塑壳式断路器,应确保它有足够的Icu。可想而知主干线停电时间较久要影响一大片用户的供电,主干线排除故障电流后更换新断路器要慎重,所以发生短路故障时要求能扛住2个co,并且还要求继续承载一段时间的额定电流;而使用于支路的仅有二段保护的断路器,在经过极限短路电流的分断和再次的接通分断后,已完成其使命,它不再承载额定电流,可以更换新的(更换时停电的区域仅限于支路,因此影响较小),而它的Ics就可小于极限短路电流。Ics在两类断路器上规定值也有所不同,塑壳式断路器最小允许的Ics是25%Icu,而万能式的Ics最小是50%Icu。Ics = Icu的断路器是很少的,即使是万能式,也很少有Ics = 100%Icu (有一种采用旋转双分断(点)技术的塑壳式断路器,它的限流性能极好,短路分断能力的裕度很大,可以做到Ics = Icu,但价格很高)。我国的DW15型万能式断路器Ics =(60% ~ 75%)Icu,DW45智能型万能式断路器Ics =(62.5% ~ 65%)Icu,国际上ABB公司的F系列,施耐德公司的M系列Ics也不过达到70%左右的Icu。而塑壳式断路器,国内各种新型号的Ics大多数在(50% ~ 75%)Icu之间。

3.Icu和Ics的选用

一台容量为1600kVA的变压器,其副边的额定电流为2312A,阻抗电压百分数uK取6%,最大预期短路电流应为38.5kA,作保护用的断路器额定运行短路分断能力Ics应是40kA,若选DW15 - 2500Y的2500A或DW45 - 3200的2500A作主开关是能胜任的。由于现代的动力中心的变压器与配电柜相距很近,甚至安装在一起,因此即使是支路,额定电流在100A,它的预期短路电流也是很大的。因此,也要求线路中的塑壳断路器的短路分断能力应达到380V条件下40kA。 支路可选用塑壳式断路器(壳架等级电流160A,Icu在380V条件下为50kA,Ics在380V条件下为35kA)。该型号断路器使用于支路,即使通过支路的短路电流为38.5kA,但此断路器Icu大于50kA,完全可以胜任。因为判断塑壳式断路器能否胜任某一线路保护开关,是看它的Icu能否大于线路的预期短路电流,而它的Ics即使小一点,也无碍于它的作用的发挥。

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