談低壓斷路器的選擇和使用

劉懷念+張瑞

摘 要：確定電器產(chǎn)品的電氣間隙，必須依據(jù)低壓系統(tǒng)的絕緣配合，而絕緣配合則是建立在瞬時過電壓被限制在規(guī)定的沖擊耐受電壓，而系統(tǒng)中的電器或設(shè)備產(chǎn)生的瞬時過電壓也必須低于電源系統(tǒng)規(guī)定的沖擊電壓。

關(guān)鍵詞：低壓斷路器；選擇；使用

最近幾年，與不少斷路器的使用者相互磋商、探討，并在專業(yè)刊物上閱讀了一些斷路選用的文章，感到收益很大，但又覺得斷路器的設(shè)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(chǎn)品的用戶在選擇低壓斷路器上還存在一部分偏失。據(jù)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。

一、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

（一）對于10/0.4KV電壓等級的變壓器，可以考慮高壓側(cè)的短路容量為無窮大（10KV側(cè)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%）。

（二）GB50054-95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》的2.1.2條規(guī)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6.5∑In。

（三）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。

（四）變壓器的副邊額定電流=Se/1.732U式中Se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：1.44～.50Se。

（五）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）=Ie/Uk，此值為交流有效值。

（六）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）以上計算均是變壓器出線端短路時的電流值，這是最嚴重的短路事故。如果短路點離變壓器有一定的距離，考慮到線路阻抗，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(shè)計時，應計算安裝處（線路）的額定電流和該處可能出現(xiàn)的最大短路電流。因此，在選擇斷路器上，不必把余量放得過大，以免造成浪費。

二、斷路器的極限短路分斷能力和運行短路分斷能力

IEC947-2和GB4048.2，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(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，不包括斷路器繼續(xù)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(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，包括斷路器繼續(xù)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。經(jīng)過試驗，斷路器能完全分斷、熄滅電弧，并無超出規(guī)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?qū)嶋H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100%Icu（對A類斷路器即塑殼式）或50%、75%、100%Icu（對B類斷路器，即萬能式或框架式）。斷路器的制造廠所確定的Ics值，凡符合上述標準規(guī)定的Icu百分值都是有效的、合格的產(chǎn)品。萬能式斷路器，絕大部分都具有過載長延時、短路短延時和短路瞬動的三段保護功能，能實現(xiàn)選擇性保護，因此大多數(shù)主干線（包括變壓器的出線端）都采用它作主開關(guān)，因為主干線切除故障電流后更換斷路器要慎重，主干線停電要影響一大片用戶，所以發(fā)生短路故障時要求兩個CO，而且要求繼續(xù)承載一段時間的額定電流，因此萬能式斷路器偏重于它的Icu值；而使用在支路上的塑殼式斷路器，經(jīng)過極限短路電流的分斷和再次的合、分后，已完成其使命，它不再承載額定電流，可以更換新的（停電的影響較?。?，一般只注重其Ics值。但是，無論是萬能式或塑殼式斷路器，都有必須具備Icu和Ics這兩個重要的技術(shù)指標。只有Ics值在兩類斷路器上表現(xiàn)略有不同，塑殼式的最小允許Ics可以是25%Icu，萬能式最小允許Ics是50%Icu，有些斷路器應用的設(shè)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。

三、斷路器的電氣間隙與爬電距離確定電器產(chǎn)品的電氣間隙

必須依據(jù)低壓系統(tǒng)的絕緣配合，而絕緣配合則是建立在瞬時過電壓被限制在規(guī)定的沖擊耐受電壓，而系統(tǒng)中的電器或設(shè)備產(chǎn)生的瞬時過電壓也必須低于電源系統(tǒng)規(guī)定的沖擊電壓。

四、四極斷路器的應用關(guān)于四極斷路器的應用

目前國家標準或規(guī)程還沒有對是否使用做出硬性的規(guī)定，雖然地區(qū)性四極電器的設(shè)計規(guī)范已經(jīng)出臺，但安裝與不安裝四極電器的爭論還在進行中，某些地區(qū)的使用近年來出現(xiàn)一窩蜂的趨勢，各斷路器制造廠也紛紛設(shè)計，制造各種型號的四極斷路器投放市場。筆者同意一種意見，就是用或不用應以是否能確保供電的可靠性、安全性為準。