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多功能卡配电柜中塑壳断路器的选用

发布时间:2014-03-31 23:15:00     被浏览:

结合塑壳断路器MCCB的常用电气参数,提出了各种MCCB的正确选用方法,指出了各电气参数之间的内在联系。 

1.引 言 
塑料外壳式断路器以下简称MCCB,作为低压配电系统和电动机保护回路中的过载、短路保护电器,是应用极广的产品。随着现代科技水平的不断发展,新技术、新工艺、新材料不断出现,断路器的生产工艺及各种材质不断改进,使断路器的性能有了很大的提高,除国际知名品牌,如ABB、施耐德外,国内一些企业也不甘落后,自行开发、研制或引进国外先进技术,并加以消化、吸收,也向市场推出了成熟了的产品如常熟开关厂的CMl、天津低压开关厂TM30等。这类产品具有零飞弧、高分断、大容量、进出线方向可以互换、智能型、四极、内部附件结构模块化、安装积木化、体积小型化等特点。实现了MCCB所需的选择性保护功能和多种辅助功能,并带有通信接口,使低压配电系统实现自动化和组网成为可能;降低了低压成套配电装置的动、热稳定性的要求;缩小了成套配电装置的体积;大大地提高了供配电系统和设备运行的可靠性。 
然而,目前在一些电气设计方案中,对MCCB的正确合理选用并不尽人意,往往忽略了所选厂家的MCCB规格、型号、附件等其它电气参数,特别是对一些新型MCCB的电气参数理解不透,标注不全、应用类别、使用场合及用途等考虑不周。选用了不合适的MCCB,导致成套厂订货困难,保护的选择性变差,灵敏性,合理性不符合设计规范要求,不但使MCCB没有物尽所用,反而造成了浪费,降低了配电系统的可靠性,影响了工矿企业的生产和人们的生活。为此,本文结合有关MC—CB的常用参数和国家标准谈谈自己对MCCB正确选用的一些看法。 

2.断路器的常用基本相关符号其合义及相互之间的关系 
Inm——断路器壳架等级电流A,它所指的含义是本断路器内所能安装的最大开关及脱扣器电流值。 
In——断路器的额定电流A,它所指的含义是该断路器内选用的额定热动型脱扣器电流值,在不可调固定式热脱扣器中In=Ir1。 
Ir1——断路器的长延时整定电流A,它所指的含义是该断路器的过载保护脱扣器所整定的电流值。 
Ir2——断路器的短延时整定电流A,它所指的含义是该断路器的短延时脱扣器整定的电流,它的数值在电子可调式脱扣器中为2~12Irl左右可调。 
Ir3——断路器的瞬时整定电流A,它所指的含义是该断路器瞬时脱扣器整定的电流,它的数值在不可调固定式脱扣器中,配电型为5Irl、10Irl两种,电动机保护型为12Ir1,在电子可调式中,为4~16Irl左右可调。 
Ir4——断路器的单相接地整定电流A,它所指的含义是该断路器保护的线路或设备发生单相接地故障时,接地保护脱扣器整定的电流值,它的数值为0.2~0.6Irl左右可调。 
Ire——断路器的漏电动作电流A,它所指的含义是该断路器保护的线路或设备发生不正常泄漏电流时,漏电保护脱扣器整定的电流值。它的数值为0.03/0.1/0.3/0.5A几种。 
Ir0——断路器预报警动作电流A,它所指的含义是该断路器负载电流超出预先设定的电流时,预报警装置发出报警指示信号,它的数值为0.5~lIr1左右可调。 
Ir2——短延时脱扣器的脱扣时间整定值s,可调时间为0.05~0.45s。 

3.MCCB的额定分断能力Icu、Ics 
根据IEC947—2《低压开关设备和控制设备,低压断路器》GBl4048.2规范,低压断路器的分断能力有两个标准,一个是极限短路分断能力Icu它所表示的意思是断路器按试验循环分断此电流后,不考核继续承载电流的能力,也就是不再能继续使用了。另一个是运行短路分断能力Ics,它所表示的意思是断路器分断此电流后,需继续承载额定电流。也就是排除故障后能继续在线路中使用。这二个数值均是周期分量的有效值。在生产厂商和设计资料中一般Ics用Icu的%数表示。按断路器的制造规范有Ics=25%、50%、75%、100%Icu四档标准比值,并化整到最接近的整数。这二个分断能力数据是我们在选用MCCB、校验分断能力时必不可少的。在断路器的制造商样本中,一般提供的是Icu按照设计规范要求,低压断路器的开断电流Ifd应大于负荷侧短路电流最大值Id。这就产生一个问题,到底是选用Icu,还是Ics作为Ifd。笔者认为,当该断路器用于较重要的配电线路或设备,排除短路故障后,要求迅速恢复供电的,应当按Ics数值来考虑。如果是一般的配电回路,即可按Icu数值来考核。对于动作时间小于0.02s的MCCB也按Icu数值来考核即可。实际上,在有关设计手册上介绍,对于此时的低压断路器的分断能力检验要求是,断路器的分断能力冲击电流有效值,或峰值电流应大于短路开始第一周期内的全电流有效值或峰值。 

4.短时耐受电流Icw 
在具有三段保护特性的MCCB中,还有一个电气参数就是额定短时耐受电流Icw,它所表示的意思就是我们过去通常称的动热稳定电流的概念,即在1s的时间内耐受的电流值,耐受后不影响该断路器的继续使用。它主要是考核断路器在短延时状态下,要继续保证断路器自身的电气参数不变,外壳及构件不变形。在二段保护特性的MCCB中,无此项数值。 

5.保护类别A B 
传统MCCB采用的是热保护加电磁后备保护,只可实现过载延时和短路瞬时动作的基本保 护功能,即具有二段保护特性。因此在短路条件下无选择性可言,一般只能用作馈电断路器,而不能作为主断路器使用。由于目前已经有了具有成熟的过载长延时、短路短延时、特大短路瞬时动作的三段可调式保护特性的大容量、高分断MCCB,使MCCB既可作为主断路器使用,也可用于各级中,并有较好的选择性。因此把MCCB按使用类别分为非选择性断路器,类别为A,选择性断路器,类别为B。 

6.额定短路接通能力Icm 
在制造厂规定的额定工作电压、额定频率以及一定的cos φ对于交流或时间常数对于直流下断路器的接通短路电流的能力值,用最大预期峰值电流表示。对交流断路器而言,额定短路接通能力应不小于额定极限短路分断能力乘以表1中所列系数N的乘积;对于直流,Icm应≥Icu。 
N为短路接通能力/短路分断能力,表中所列为要求的最小值。Icm持续的时间应≥0.05s,即断路器应在短延时脱扣器的最大延时范围内保持闭合的能力,此时它的瞬时脱扣器不动作,而由下级开关瞬动切除短路故障,或本级短延时时间到,由本开关切断短路故障,从而保证系统的选择性保护。 
此电气参数在国内生产厂商的样本中很少提及,在国外一些品牌MCCB的设计手册中偶有提及,它是MCCB制造商的考核指标之一。 

7.保护特性与选择性 
根据被保护对象和用途MCCB分为5类:配电用、保护电动机用、“三防”场合用、船用及核电工业用。在一般建筑电气设计中常用的为前二类,后三类为特殊场合用,本文不作赘述。在有关厂商提供的设计样本中,明确要求设计人员在断路器的型号、规格一栏中标注是配电用,还是电动机保护用。由于一般的标注中,配电用可不标,而电动机保护用则必须用一个代号表示,但一些设计人员省略了这一代号,导致了一些保护电动机场合用的MCCB,错误选用了配电用MCCB,这就带来了隐患。大家知道,电动机在起动瞬间有一个5~7In持续时间为10~20s的启动尖峰电流。避开电动机起动时所引起的这个尖峰电流,保护单台电动机的断路器,要有个7.2倍Irl下的可返回时间≥电动机实际起动时间的考核指标。对于接有几台电动机的配电线路上的断路器,要考核的3倍Ir1下的可返回时间≥线路中最大起动电流的电动机的起动时间。可返回时间一般有l~15s数档,在设计时可按电动机实际起动时间选用其中的一档。

 

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