关于低压断路器分断能力的详解分析

1、关于低压断路器分断能力的几个概念极限短路分断能力（Icu）,是指在一定的试验参数（电压、短路电流、功率因数）条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，不再继续承载其额定电流的分断能力。它的试验程序为0t（线上）C0（“0”为分断，t为间歇时间，一般为3min,"C0表示接通后立即分断）。试检后要验证脱扣特性和工频耐压。运行短路分断能力（Ics）,是指在一定的试验参数（电压、短路电流和功率因数）条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，还要继续承载其额定电流的分断能力，它的试验程序为0t（线上）C0-1（线上）C0。短时耐受电流（Icw）,是

2、指在一定的电压、短路电流、功率因数下，忍受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而断路器不允许脱扣的能力，Icw是在短延时脱扣时,对断路器的电动稳定性和热稳定性的考核指标选择断路器的一个重要原则是断路器的短路分断能力线路的预期短路电流，这个断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力。低压断路器的电流参数摘要：本文分析低压断路器的各个电流参数的概念，提出选择低压断路器时就标定的电流参数和标定方法。断路器是配电系统中主要的保护电器之一，也是功能最完善的保护电器，其主要作用是作为短路、过载、接地故障、失压以及欠电压保护。根据不同需要，断路器可配备不同的继电器或脱扣器。脱扣器是断路器总体的一个

3、组成部分，而继电器，则通过与断路器操作机构相连的欠电压脱扣器、分励脱器来控制断路器。低压断路器一般由脱扣器来完成其保护功能。标明低压断路器电流特性的参数很多，容易混淆不清。在设计文件中，常常在标明断路器的电流值时，不说明电流值的意义，给定货造成混乱。要完整准确的选择断路器，清楚地标定断路器的各个电流参数是必要的。1断路器的额定电流参数国标低压开关设备和控制设备低压断路器GB14048.294（等效采用IEC9472）对断路器的额定电流使用两个概念，断路器的额定电流1n和断路器壳架等级额定电流1nmi并给出如下定义：断路器的额定电流1n,是指脱扣器能长期通过的电流，也就是脱扣器额定电流。对带可调

4、式脱扣器的断路器则为脱扣器可长期通过的最大电流。断路器壳架等级额定电流lnm,用基本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外壳中所装的最大脱扣器额定电流表示。国标GB14048.294中对断路器额定电流的定义与我们通常所说的概念有些不同。当我们提及“断路器额定电流”这一概念时，通常是指“断路器壳架等级额定电流”而不是“脱扣器额定电流”。例如当我们选择一只DZ20*100/330080A型断路器时，通常我们简单地说其额定电流为100A,脱扣器的额定电流为80A。多数低压断路器供应商所提供的产品资料中，也一般不提“断路器壳架等级额定电流”这一复杂的说法，而只给出“断路器额定电流”这一参数，其实就是“断

5、路器额定电流”作为“断路器壳架等级额定电流”的一种简称，似乎较为合适。也许标准中对额定电流的定义与平时使用的不一致是导致混乱的原因之0“断路器壳架等级额定电流”是标明断路器的框架通流能力的参数，主要由主触头的通流能力决定，它也决定了所能安装的脱扣器的最大额定电流值。在选择断路器时，此参数是不可缺少的。2过电流脱扣器的电流参数断路器的脱扣器型式有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路（电磁）脱扣器，并有长延时、短延时、瞬时之分。过电流脱扣器最为常用。过电流脱扣器具动作电流整定值可以是固定的或是可调的，调节时通常利用旋钮或是调节杠杆。电磁式过流脱扣器既可以是

6、固定的，也可以是可调的，而电子式过流脱扣器通常总是可调的。过电流脱扣器按安装方式又可分为固定安装式或模块化安装式。固定安装式脱扣器和断路器壳体加工为一体，一旦出厂，具脱扣器额定电流不可调节，如DZ20型；而模块化安装式脱扣作为断路器的一个安装模块，可随时调换，灵活性很强，如MerlinGerin公司的NS型。标明过电流脱扣器的电流有以下几个参数:脱扣器额定电流1n,指脱扣器能长期通过的最大电流。长延时过载脱扣器动作电流整定值Ir,固定式脱扣器具1r=In,可调式脱扣器具卜为脱扣器额定电流1n的倍数，如1r=0.4ixin。短延时电磁脱扣器动作电流整定值Im,为过载脱扣器动作电流整定值Ir的倍数

7、，倍数固定或可调，如Im=210XIr。对不可调式可在其中选择一适当的整定值。瞬时电磁脱扣器动作电流额定值Im',为脱扣器额定电流In的倍数，倍数固定或可调，如Im'=1.511XIn。对不可调式可在其中选择一适当的整定值。3断路器的短路特性电流参数3.1 额定短路分断能力Icn断路器的额定短路分断能力Icn应采用Icu、Ics表示，在具体产品标准中确定。3.2 额定极限短时&分断能力Icu额定极限短路分断能力Icu是断路器规定的试验电压及其它规定条件下的极限短路分断电流之值，它可以用预期短路电流表示。要按规定的试验程序o-t-co动作之后，不考虑断路器继续承载它的额定

8、电流。o一表示分断操作;co一表示接通操作后紧接着分断操作；t一表示两个相继操作之间的时间问隔，一般不小于3min3.3 额定运行短品&分断能力Ics额定运行短路分断能力Ics是指断路器在规定的试验电压及其它规定条件下的一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值，Ics是Icu的一个百分数。在按规定的试验程序otcotco动作之后，断路器应有继续承载它的额定电流的能力。对于额定短路分断能力大于1500A的小型断路器，国标家用及类似场所用断路器GBl0963（等效采用IECB98）规定应进行额定极限短路分断能力Icu和额定运行短路分断能力Ics试验。当Icu06000A时，Icu=Ics,

9、故只需作Ics试验。所以标明短路分断能力为4500A6000A的小型断路器，其Icu=Ics=Icn,故一般只提及其额定短路分断能力Icn值。3.4 额定短时而t受电流Icw额定短时耐受电流Icw是指断路器在规定的试验条件下短时间承受的电流值。对于交流，此电流值是预期短路电流的周期分量有效值，与额定短时耐受电流有关的时间至少为0.05s。4标定断路器的电流参数断路器的短路电流参数Icu、Ics、Icw在选定断路器时需考虑，断路器型号和壳架等级额定电流Inm选定后就已确定，故不需另外标明；而断路器的额定电流参数和所选脱扣器的电流参数需根据实际情况标明清楚。4.1 小型断路器MCB(Miniatu

10、reCircuitBreaker)对于将塑壳和过电流脱扣器加工为一体的小型断路器MCM言，如MerlinGerin公司的C45N系列、AB球司的S230系列、奇胜公司的E4c晾列、国产DZX19系列等，一般产品资料中只提供“断路器额定电流”一个值，此参数具有断路器壳架等级额定电流Inm、脱扣器额定电流In、长延时过载脱器动作电流整定值Ir三重含义，也即Inm=In=Ir,而瞬时电磁脱扣器动作电流额定值Im'一般为周定值。因此在选择小型断路器时，只需给出一个电流值即可，不会产生歧义。4.2 塑壳式断路器MCCB(MouldedCaseCircultBreaker)塑壳式断路器产品种类繁多

11、，标定其电流比较复杂。如国产DZ20系列、AB吆司的SACEModu窿列、MerlinGerin公司的CompactNSg列均为常用的塑壳式断路器。当断路器配装固定式的过流脱扣器时，脱扣器额定电流In和长延时过载脱扣器动作电流整定值Ir相同，即In=Ir,如DZ20系列、TC系列、H系列断路器属此种情况。此时需要标定两个电流值，断路器壳架等级额定电流Inm、脱扣器额定电流In（或长延时过载脱扣器动作电流整定值Ir）。瞬时脱扣器动作电流整定值Im'为固定值，一般不需标明。当断路器配装可调模块式的过流脱扣器时，脱扣器的各个电流均需明确标定，首先标明断路器壳架等级额定电流Inm,然后标明所选

12、择的脱扣器型号和脱扣器的各个电流整定值。如当选择MerlinGerin公司的CompactNSg列断路器时，需给出如下完整参数。NSl00H型，Imm=100A配STR22SE40A型电子脱扣器，In=40A,Ir=0.8In(32A),Im=5Ir(160a),Im'<11In(固定值)。4.3 框架式断路器ACB(AirCircuitBreaker)框架式断路器功能完善，多配装可调模块式过流脱扣器，如较MEDWl5DWXl5型、MerlinGerin公司的Masterpact系列、AB球司的ASC匚MegamaxF系列等。标注电流参数时，首先标明断路器壳架等级额定电流Inm,

13、然后标明选择脱扣器和脱扣器的各个电流整定值。断路器一般具有两个反映断路器短路分断能力的参数：其一是额定极限短路分断能力（以下简称极限分断能力）Icu,其试验顺序是o-t-co（o表示分断操作，co表示接通操作后紧接着分断操作，t表示时间间隔，一般为3min），在按规定的试验顺序动作后，不考虑断路器继续承载它的额定电流；其二是额定运行短路分断能力（以下简称运行分断能力）Ics,其试验操作顺序是o-t-co-t-co,在按规定的试验顺序动作后，需考虑断路器继续承载它的额定电流。断路器设计选型中应采用哪一个参数，规范中没有明确的规定，各种手册也没有明确的说法。大多数手册指出：断路器的额定短路通断能力

14、等于或大于线路中可能出现的最大短路电流，一般按有效值计算。具体是极限分断能力还是运行分断能力没有说明。只有个别手册指明采用极限分断能力，但是我认为，对于低压进线断路器应采用运行分断能力，理由如下：1.1 从可靠性方面考虑采用运行分断能力选择断路器，在断路器开短路电流后，还可以保证断路器承受它的额定电流，减少断路器出故障的可能性，从而可以提高断路器运行的可靠性。1.2 从可行性方面考虑对于新型断路器，运行分断能力一般都较大，都能满足短路电流的要求。表1列出了几种有代表性的新型断路器的运行分断能力。表1变压器容量KVA400630800125016002000变压器额定电流A61096012001

15、90024323040变压器电路电压444.54.54.54短路电流有效值KA13.72123.535.243.566.88ME3050/5050/5050/5050/8080/80/80CB115050/5050/5050/6565/6565/65/65Ics/IcwM65130/6513065130/75130/75130/130/75KADZ20一25/一38/38/一一一TM3075/81550/1550/2550/一一NS(C)一150/1515015150/一一一表中短路电流有效值指变压器10KV侧短路容量按150200MVA考虑，在距变压器低压出线端3m母线处发生金属性短路时的短

16、路电流。CB11是长征电气十一厂近年推出的框架式M、NS (C)为梅兰日兰公司产品断路器，TM30是天津低压开关厂最近推出的塑壳式断路器,表中所列的Ics和Icw（短时耐受电流）数值均为各系列断路器中满足变压器容量要求的相应壳架电流等级断路器的数值。从表1可以看出，对框架式断路器，除CB11当变压器为2000KVA时，其运行分断能力略显不足外，其他断路器都能满足要求；对于塑壳式断路器，只要容量满足要求，分断能力一般没有问题。对于老型断路器，厂家没有提供运行分断能力这一参数，只有极限分断能力。设计选型中可按Ics=Icu50%考虑。这样选择，当断路器的额定电流合适时，其运行分断能力往往不够，需通过提高断路器的壳架电流等级来满足分断能力的要求。例如对于800KVA的变压器，查表1可知其额定电流为1200A，短路电流为23.5kA，按额定电流可选DW15-1500型断路器,其极限分断能力为40kA,若按极限分断能力选择，它满足要求；若按运行分断能力选择，则不满足要求，需选择更大壳架电流等级的断路器。如DW15-2500型，其极限分断能力为60KA所以，对于老型断路器，按运行分断能力选择也是可行的。1.3 从经济性方面考虑对于老型断路器，按运行分断能力选择，一般需提高断路器的壳架电流等级，以满足分断能力的要求；对于新型断路器，虽然其运行分断能力较高，一般不需为满足分断能力的要求而提