《低压断路器选型误区探析》中的一点疑问

bzp4891

上次在建筑电气微信公众号里看到这篇文章的宣传资料，作为低压元器件和成套制造商，对这篇文章期待已久，阅读下来整体感觉很好，唯独对里面一处举例有不同理解，特抛砖引玉与作者及同行一起探讨，如图：

TNS

低压开关设备和控制设备国家标准GB14048_2_2001

4.3.5.2  额定短路分断能力
断路器的额定短路分断能力是在制造厂规定的条件下断路器的短路分断能力值。
额定短路分断能力要求断路器在对应于规定的试验电压的工频恢复电压下应能分断小于和等于相
当于额定能力的任何电流值?且?
    ——对于交流?功率因数不低于表11中的值?见8.3.2.2.4??
    ——对于直流?时间常数不超过表11中的值?见8.3.2.2.5?。
    对于工频恢复电压超过规定的试验电压值时?见8.3.2.2.6?则不保证短路分断能力。
    对于交流?假定交流分量为常数?与固有的直流分量值无关?断路器应能分断相应于其额定短路分
断能力及表11规定的功率因数的预期电流。
    额定短路分断能力规定为?
    ——额定极限短路分断能力?
    ——额定运行短路分断能力。


4.3.5.2.1  额定极限短路分断能力?
    断路器的额定极限短路分断能力是制造厂按相应的额定工作电压规定断路器在8.3.5规定的条件下
应能分断的极限短路分断能力值?见2.15.1?。它用预期分断电流(kA)表示?在交流情况下用交流分量
有效值表示?。
4.3.5.2.2  额定运行短路分断能力?
    断路器的额定运行短路分断能力是制造厂按相应的额定工作电压规定断路器在8.3.4规定的条件下
应能分断的运行短路分断能力值?见2.15.2?。它用预期分断电流?kA?表示?相当于额定极限短路分
断能力规定的百分数中的一档?按表1选择?并化整到最接近的整数。它可用

GB 50054-2011
3.1.2 验算电器在短路条件下的接通能力和分断能力应采用接通或分断时安装处预期短路电流，当短路点附近所接电动机额定电流之和超过短路电流的1%时，应计入电动机反馈电流的影响。

GB 50054-95
第2.1.2条 验算电器在短路条件下的通断能力，应采用安装处预期短路电流周期分量的有效值，当短路点附近所接电动机额定电流之和超过短路电流的1%时，应计入电动机反馈电流的影响。

bzp4891

第三个疑问 短路电流峰值能否与断路器短时耐受电流电流进行比较
如图作者计算系统短路电流峰值为2√2*34=94kA，而E1开关的短时耐受电流值为100kA/1s，将二者比较得出E1开关满足要求。
断路器的短时耐受电流电流考核的是断路器经受一定时间短路电流热效应而不会损坏的能力，也称断路器的热稳定；对于低压断路器一般以试验预期短路电流交流分量的有效值表示，时间是恒定。

断路器的峰值耐受电流考核是断路器经受短路电流峰值产生的电动力而不损坏的能力，也称断路器的动稳定；
低压断路器在进行短时耐受电流试验时要满足以下条件：
1. 断路器处于闭合位置；
2. 断路器脱扣器处于失效状态，即关闭或拆除；
3.通电时间是固定且交流分量的有效值保持稳定；
4.电流在第一个周波中的最大峰值应不小于n倍的额定短时耐受电流，n系数按表16选择；
5.试验过程中断路器触头不能分离（电动力作用）和熔焊（短路电流热效应）；


所以对于E1断路器，根据样本其短时耐受电流为42/50/65kA，对应的峰值耐受电流为88/105/136.5kA，大于系统的峰值短路电流71.4kA，动稳定校验合格。

wdg

bzp4891 发表于 2016-7-11 23:10
短路电流峰值为何会造成断路器触头斥开呢？
如图所示为断路器触头在闭合位置通过短路电流的情况，由于触头 ...

十分感谢您的意见，这方面你确实是专家，评论也十分中肯我愿意接受您的意见。在我写初稿是也是按照您提到思路，但我是按照《工业与民用配电设计手册》第四章 短路电流计算 第五节 三相短路电流峰值ip（即全电流最大瞬时值）的计算和全电流最大有效值Ip的计算 。并假设了短路以上的导体长度和截面积等等来计算当然都是假设的。而后请教了电气设计师老前，；他认为；这段假设太多，引用手册文字也太多而影响了论文的主题。建议我直接引用上述手册的第四章 图4-1 短路电流波形图（a) 的峰包络线与电流轴的交点，这样虽然数值肯定偏大了百分之十几，但设计师更容易理解。我觉得有道理就删掉了相应内容，但我也忽略了应该加上提醒读者注意这里的仅是为了理解ACB与下级MCCD的全保护配合需要躲过三相短路电流的冲击。实际的三相短路电流冲击还要严格按照国家标准和设计手册，用实际短路电路的参数做计算。包络线估算只能定性而不能对ip值定量。
看了您的帖子很受启发，希望能有机会当面请教。

bzp4891

第一处疑惑 E1开关的短时耐受电流值
关于作者引用ABB框架断路器E1型参数的疑问，查询E开关2014年样本，可以看到E1开关有B、N、S型三种分别代表短路分断能力为42kA、50kA、65kA且Icu=Ics=Icw，即作者文章引用的E1开关短时耐受电流Icw=100kA/1s似乎不是来自于样本。

bzp4891

第二个疑问 关于短路瞬态峰值电流ip
根据GBT 15544.1-2013 三相交流系统短路电流计算 第1部分 电流计算，短路电流峰值ip遵循如下关系式，其中的k系数与线路电阻和电抗的比值有关，即短路电流峰值为(1.02~2)√2倍短路电流初始值Ik,最小值为1.44Ik，最大为2.83Ik。

对于低压系统一般遵循如下的系数，截图来自于GB 14048.1-2012 低压开关设备和控制设备 第1部分 总则 ，论文中提到出线端稳态短路电流Ik=34kA，所以根据表16的系数，短路电流峰值为2.1*34=71.4kA，而非文中2√2Ik=94kA：

bzp4891

短路电流峰值为何会造成断路器触头斥开呢？
如图所示为断路器触头在闭合位置通过短路电流的情况，由于触头接触面不可能是理想的平面，而是由若干个电接触组成，因此当电流流过接触点时，电流线发生强烈的收缩，从而产生电动力，根据同向相吸异向相斥原则，上下触头在电流流过时是相斥的。即收缩电动力的方向总是朝着推开触头的方向，电动力的大小与电流的平方成正比，因此即使短路电流流过的时间很短，但当电动斥力超过触头压力时，触头就会被斥开产生电弧，从而导致触头损坏或熔焊。触头能承受短路电流产生的电动力而不致发生损坏或熔焊的能力称之为触头的动稳定，以电流峰值表示，称之为峰值耐受电流，无时间长短无关。

对于中压断路器，峰值耐受电流与短时耐受电流之比一般为2.5，截图来自于GB1984 高压断路器 4.7条款：

对于低压断路器要满足表16的系数关系：

bzp4891

第4处疑问 关于Icu/Ics和短路接通能力Icm的应用

bzp4891

低压断路器的额定极限短路分断能力Icu和额定短路运行分断能力Ics，都是以交流分量的有效值表示的，低压断路器还有一个重要参数是额定短路接通能力Icm，用最大的预期峰值电流表示，对于交流，断路器的额定短路接通能力应不小于其额定极限短路分断能力乘以表2所列的系数n的乘积，额定短路接通能力考核的是断路器抵御短路电流峰值在断路器触头上产生的电动斥力的能力。

例如T5开关为例，T5开关共有N,S,H,L,V共五种短路分断能力，分别为36kA、50kA、70kA、120kA、200kA，对应的额定短路接通能力分别为75.6kA、105kA、154kA、264kA、440kA，完全与上面的表2符合。比如对于短路分断能力为50kA的S型，它的额定短路接通能力Icm为2.1*50=105kA，用在预期短路电流为34kA，短路电流峰值为71.4kA的系统里面没有任何问题。此处应从断路器短路接通能力与短路电流峰值产生电动力的角度去比较，而非用短路分断能力（有效值）与短路电流峰值比较。

bzp4891

wdg 发表于 2016-7-14 08:36
十分感谢您的意见，这方面你确实是专家，评论也十分中肯我愿意接受您的意见。在我写初稿是也是按照您提到 ...

原来是论文作者王工，当初开这篇帖子我也是很纠结，帖子中如有不当之处还望指出。

conanzergen

bzp4891 发表于 2016-7-11 21:26
第一处疑惑 E1开关的短时耐受电流值
关于作者引用ABB框架断路器E1型参数的疑问，查询E开关2014年样本，可 ...

在这里的E1的Icw=100kA/1s肯定是有问题的

TNS

8楼的图片，原文作者是想论述一下断路器分断能力的选择，在断路器开断时间极短情况下，作者观点是采用峰值。

GB 50054-95中规定为周期分量的有效值，而在新版中则去掉了这个字眼。

GB14048中，则明确了采用有效值。

TNS

8楼的图片，原文作者是想论述一下断路器分断能力的选择，在断路器开断时间极短情况下，作者观点是采用峰值。

GB 50054-95中规定为周期分量的有效值，而在新版中则去掉了这个字眼。

GB14048中，则明确了采用有效值。