低壓成套電器的短路耐受強(qiáng)度試驗(yàn)

蒲朝容

(遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)院，貴州 遵義 563000）

1 引言

2005 年07 月29 日，我國(guó)發(fā)布GB7251.1-2005《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1 部分型式試驗(yàn)和部分型式試驗(yàn)成套設(shè)備》，原來(lái)的GB7251.1-1997 作廢，低壓成套開關(guān)設(shè)備的短路耐受強(qiáng)度試驗(yàn)一直是備受關(guān)注的重點(diǎn)試驗(yàn)項(xiàng)目。 筆者所在的遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)院受遵義長(zhǎng)征輸配電設(shè)備有限公司的委托， 對(duì)該企業(yè)的低壓成套開關(guān)設(shè)備進(jìn)行短路耐受強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)的總則為：成套設(shè)備必須能夠耐受最大至額定短路電流所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和電動(dòng)應(yīng)力， 并出具國(guó)家強(qiáng)制性認(rèn)證試驗(yàn)報(bào)告。本文主要介紹了低壓成套電器設(shè)備的內(nèi)部電路設(shè)計(jì)，低壓成套電器的短路耐受強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)此試驗(yàn)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

2 低壓成套電器設(shè)備的內(nèi)部電路設(shè)計(jì)要求

成套設(shè)備內(nèi)的電路主要包括： 主電路和輔助電路兩大組成部分，而主電路中的母線（裸露或絕緣的）的布置應(yīng)保證其在正常工作條件下避免發(fā)生內(nèi)部短路現(xiàn)象。 除非另有規(guī)定，母線應(yīng)按照有關(guān)短路耐受強(qiáng)度的資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且，應(yīng)使其至少能夠承受由電源側(cè)的保護(hù)電器限定的短路強(qiáng)度。 在框架單元內(nèi)部，主母線和功能單元電源側(cè)及包括在該單元內(nèi)的電器元件之間的連接導(dǎo)體（包括配電母線）只要布置得在正常工作條件下，相與相之間及相與地之間發(fā)生內(nèi)部短路的可能性極小，該連接導(dǎo)體可以根據(jù)每個(gè)單元內(nèi)相關(guān)短路電器負(fù)載側(cè)的衰減后的短路強(qiáng)度來(lái)確定。 這種導(dǎo)體最好是堅(jiān)硬的固體剛性制品。

輔助電路的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮采用電源接地系統(tǒng)并保證在帶電部件和裸露導(dǎo)電部件之間的接地故障或故障不會(huì)引起危險(xiǎn)的誤動(dòng)作。 一般來(lái)講，輔助電路應(yīng)保護(hù)以防止短路的影響。 但是，如果短路保護(hù)電器的動(dòng)作可能造成危險(xiǎn)事故，就不應(yīng)配備保護(hù)電器。 在此情況下，輔助電路導(dǎo)線應(yīng)使其在正常工作條件下，不會(huì)發(fā)生短路。

3 試驗(yàn)樣機(jī)的描述及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

樣機(jī)為GGD 低壓成套開關(guān)設(shè)備，GGD 低壓成套開關(guān)設(shè)備由柜體、隔離開關(guān)、萬(wàn)能式斷路器、母排、N 排、PE 排、母線框等構(gòu)成。 構(gòu)架采用8MF 冷彎型鋼經(jīng)過局部焊接組裝而成， 殼體2.0mm、門1.5mm、柜架2.0mm。 零部件按模塊原理設(shè)計(jì)，有E=20mm 模數(shù)的安裝孔，在柜體的下部、后上部和頂部均裝有通風(fēng)散熱孔。 柜體的所有金屬部件都有防腐蝕措施，鍍鋅或環(huán)氧粉末噴涂。 柜體為封閉式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部各電器元件固定式安裝，柜體前后開門，接地螺釘M12。 該樣機(jī)的操作方式以手動(dòng)和電動(dòng)相結(jié)合，采用落地安裝的安裝方式，接線方式為上進(jìn)下出。 試驗(yàn)樣機(jī)的額定工作電壓為AC400V，額定絕緣電壓為AC690V。 主母線（水平母線）的額定電流、額定短時(shí)耐受電流和額定峰值耐受電流為1600A、30kA/63kA。 主開關(guān)的額定電流及極限短路分?jǐn)嗪瓦\(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰邦~定短時(shí)耐受電流為：1600A、40kA、30kA。

4 低壓成套開關(guān)設(shè)備的短路耐受強(qiáng)度試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)安排

成套設(shè)備及其部件應(yīng)像正常使用時(shí)一樣安置。 除了在母線上的試驗(yàn)和取決于成套設(shè)備結(jié)構(gòu)形式的試驗(yàn)以外，如果各功能單元框架結(jié)構(gòu)不同，試驗(yàn)時(shí)選典型單元進(jìn)行

4.2 試驗(yàn)的實(shí)施

如果試驗(yàn)電路中包含有熔斷器， 應(yīng)采用最大電流額定值（對(duì)應(yīng)于額定電流）的熔斷體，如果需要，應(yīng)采用制造廠規(guī)定的熔斷器。 試驗(yàn)成套設(shè)備時(shí)所要求的電源線和短路連接導(dǎo)線應(yīng)有足夠的強(qiáng)度以耐受短路， 它們的排列不應(yīng)造成任何附加的應(yīng)力。 如果沒有其他規(guī)定，試驗(yàn)電路應(yīng)接到成套設(shè)備的輸入端上，三相成套設(shè)備應(yīng)按三相連接。

對(duì)于所有短路耐受額定值的驗(yàn)證在電源電壓為1.05 倍額定工作電壓時(shí)，預(yù)期短路電流值應(yīng)由校準(zhǔn)示波圖來(lái)確定，該示波圖應(yīng)由一根可忽略阻抗的連接線在被短路的成套設(shè)備電源側(cè)的導(dǎo)體上，而且要盡可能靠近成套設(shè)備電源輸入端的地方取得。 示波圖應(yīng)顯示一個(gè)恒定電流，該電流可在某一時(shí)間內(nèi)測(cè)得（即該時(shí)間等于成套設(shè)備內(nèi)保護(hù)器件的動(dòng)作時(shí)間） 或在一規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)得，該電流值近似于規(guī)定的值。 用交流進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電路的頻率允許偏差為額定頻率的25%。

在工作中用與保護(hù)導(dǎo)體連接的設(shè)備的所有部件， 包括外殼，應(yīng)進(jìn)行如下連接：（1）對(duì)適用于帶中性點(diǎn)接地的三相四線系統(tǒng)，并有相應(yīng)標(biāo)志的成套設(shè)備，可接在電源中性點(diǎn)或接在允許預(yù)期故障電流至少為1500A 的電感性人為中性點(diǎn)。 （2）對(duì)于同在三相四線系統(tǒng)中使用一樣也適合在三相三線系統(tǒng)中使用并有相應(yīng)標(biāo)志的成套設(shè)備，要同對(duì)大地產(chǎn)生電弧的可能性很小的相導(dǎo)體連接。

試驗(yàn)電路應(yīng)包括一個(gè)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置 （如一個(gè)由直徑為0.8mm，長(zhǎng)度不超過50mm 的銅絲作熔芯的熔斷器）用以檢測(cè)故障電流。 除了下面注2 和注3 所說(shuō)的，在此可熔斷元件的電路中，預(yù)期故障電流為1500A±10%。 必要時(shí)，用一個(gè)電阻器把電流限制在該值上。

4.3 短路電流值及其持續(xù)時(shí)間

進(jìn)線單元中帶有短路保護(hù)器件的成套設(shè)備： 與給定的預(yù)期短路電流相對(duì)應(yīng)的電流應(yīng)持續(xù)流通， 直到保護(hù)器件切斷為止。 進(jìn)線單元中不帶有短路保護(hù)器的成套設(shè)備：應(yīng)該在指定的保護(hù)器件的電源側(cè)， 以預(yù)期電流進(jìn)行所有的短路耐受額定值，動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力的驗(yàn)證。 如果制造廠給出了額定短時(shí)耐受電流：額定峰值耐受電流、額定限制短路電流或額定熔斷短路電流的值，則該預(yù)期電流應(yīng)與制造廠給出的值相等。

在短時(shí)和峰值耐受試驗(yàn)時(shí)，如果有過載脫扣裝置，在試驗(yàn)時(shí)發(fā)生脫扣動(dòng)作，則試驗(yàn)無(wú)效。 所有的試驗(yàn)應(yīng)在設(shè)備的額定頻率在±25%偏差內(nèi)及一定的短路電流的功率因數(shù)下進(jìn)行。 標(biāo)定電流值應(yīng)是所有相中交流分量的平均方均根值。 當(dāng)以最大工作電壓進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)定電流是實(shí)際試驗(yàn)電流。 在每相中電流偏差應(yīng)在0～+5%之內(nèi)，而且功率因數(shù)偏差應(yīng)在-0.05～0 之內(nèi)。在施加電流的規(guī)定時(shí)間內(nèi)其交流分量的方均根值應(yīng)保持不變。

4.4 檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)要求（見下表1）

以上項(xiàng)目檢測(cè)試驗(yàn)的結(jié)果如下：1）柜架結(jié)構(gòu)無(wú)變形；2）母線無(wú)變形；3）母線絕緣支持件無(wú)破裂現(xiàn)象；4）所有連接部位的緊固件無(wú)松動(dòng)；5）仍應(yīng)滿足功能單元互換性要求，在垂直母線短路耐受強(qiáng)度試驗(yàn)之后抽插一次；6）保護(hù)導(dǎo)體的連續(xù)性未受破壞；7）仍應(yīng)符合產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)的要求；8）檢測(cè)器件未指示出有故障電流發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該企業(yè)生產(chǎn)的低壓成套開關(guān)設(shè)備(GGD)的短路耐受強(qiáng)度試驗(yàn)為合格。整個(gè)試驗(yàn)符合GB7251.1-2005 的型式試驗(yàn)要求。

[1]GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999 低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1 部分： 型式試驗(yàn)和部分型式試驗(yàn)成套設(shè)備項(xiàng)雅麗，王春娟，羅重，歐惠安等

[2] 諶瑜. 低壓成套開關(guān)設(shè)備型式試驗(yàn)及其常見問題分析[J].機(jī)電設(shè)備，2007，24(10):16-18

[3]李東波，張玉剛，黃成偉.低壓成套開關(guān)設(shè)備[J].電氣時(shí)代，2004，6:043