断路器外壳上常见的技术参数到底都代表啥意思?

发布时间:2023-09-10 作者: BB贝博艾弗森app下载

  第一行:NXB-63表示此空气开关的壳体电流是63A。壳体电流是此款空气开关额定电流系列的最大值。

  第二行:C25表示此空气开关的脱扣类型为C,适合于带动一般类型的负荷;25表示此空气开关的额定电流是25A。

  第三到第五行:230V~、50Hz、6000A表示标称电压是230V,频率是50赫兹,额定极限短路分断能力为6000A。

  第六行:IEC60898-1,第七行:GB/T10963.1分别是此空气开关所遵循的国际电工委员会标准和国家标准。

  此图符告诉我们,此微型断路器(空气开关)属于热磁式断路器,其中热脱扣器用于过载保护,磁脱扣器用于短路保护。

  关于断路器的极限短路分断能力Icu,它的定义见GB14048.2《低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器》国家标准,摘录如下:

  当短路电流大于或者等于极限短路分断能力时,断路器能有效地执行开断操作,但开断完成后断路器就损坏了,必须更换;当短路电流小于或者等于运行短路分断能力时,断路器能有效地执行开断操作,且开断后可继续合闸使用。

  由此可见,运行短路分断能力Ics必然小于或者等于极限短路分断能力Icu。对于微型断路器(空气开关)来说,它只有极限短路分断能力参数。

  图1右边的微型断路器(空气开关)是C63的,脱扣类型为C,额定电流为63A。

  图6中,B脱扣特性用于照明负载控制,C特性用于一般负载,D特性用于具有冲击特性的负载(例如空调电机),K特性用于电动机控制。

  左侧第一行是型号:NM1-250S/3300。250表示额定电流为250A,3300中的的第一个3表示3极,后面的300表示脱扣器为热磁式脱扣器。

  额定击穿电压Ui是标称电压的最大值,实际使用时的配电网电压不允许超出额定击穿电压Ui。

  第六行是磁脱扣器I参数的瞬态动作电流:Ii=10In,即十倍额定电流2500A。

  第七行是断路器符号,以及测试条件是IT接地系统。在隔离开关图符(不是断路器图符)上打了一个×,不让当隔离开关使用?

  第八行是使用的环境和温度,按国家标准GB14048.2《低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器》的规定,使用环境和温度为40度。

  右侧第一列是标称电压Un条件,分别是400V和690V。注意这是系统电压,也即电力变压器低压侧出口处的电压。用电负荷处的电压是标称电压,为380V和660V。系统电压比标称电压高5%。

  右侧第三列是690V下的Icu和Ics分别为8kA/4kA,与400V下的数据相比下降了不少。

  断路器的额定绝缘电压Ui和额定冲击耐受电压Uimp的定义见GB/T 14048.1《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》的定义:

  注意:海拔2000米之下的断路器可按正常状态配置和运行,2000米之上断路器必须降容。

  图10和图11是国产塑壳断路器的内部结构。它的热脱扣器和磁脱扣器在哪里?

  当电流流过断路器内部的导电结构时,导电结构会发热。热量通过断路器的壳体散发出去,并且发热与散热会形成平衡,由此产生一定的运行温度。

  我们知道,若导电结构的温度过高,则会引起导电材料的电阻加大,其机械强度下降,导电材料和在允许电压下不导电的材料老化加剧,它们的共同作用又会加剧温度上升。因此,断路器内部导电材料的温度必定存在上限。与此温度上限所对应的电流就是壳体电流。

  在同一个断路器壳体内,我们大家可以装不一样的规格的热脱扣器(双金属片),由此得到不同的额定电流In。当电流大于额定电流后,断路器就会执行过载跳闸保护动作。可见,在同一个壳体下,可以有不同的额定电流值。

  我们看到,在63A的微型断路器壳体电流下,常用的额定电流序列是3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A和63A等规格,形成了微型断路器的额定电流In规格序列。

  当断路器处于打开状态时,其动触头与静触头之间的距离叫做开距,开距决定了断路器承受电压的能力。

  打开状态下动、静触头之间充满着空气,空气的击穿电压决定了两者隔离电压的能力。在国家标准GB/T 140481《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》中把这种隔离能力用电气间隙来表达。同时,绝缘材料的表面污染会造成沿着绝缘材料表面的爬电现象,国家标准中用爬电距离来表达。可见,标称电压Un反映了电气间隙和爬电距离。标称电压的最大值是额定绝缘电压Ui,它就是电气间隙和爬电距离能够很好的满足的最高电压。

  容易想到,海拔越高空气的击穿电压越低,因此标称电压与海拔高度紧密关联。国家标准中规定海拔2000米为限,低于2000米是按标称电压来考虑选配电压等级,高于2000米时必须要降低电压等级。由于高海拔地区空气密度低,散热困难,故电流也必须减小,故在海拔2000米以上的地区使用断路器时,一定要考虑降容。

  当短路电流流过断路器触头导电杆和触头达一段时间后,剧烈的发热会产生破坏作用。断路器抵御这种发热的参数叫做短时耐受电流Icw。

  图14中我们用右手螺旋定则判断Ix的磁力线方向,再用左手定则判断上部Is所受到的电动力方向。由于触头左侧和右侧电流线产生的水平方向作用力相互抵消,而垂直向上的力则得到加强,我们把这种电磁斥力叫做霍姆力。如果霍姆力大于触头压力,则触头将斥开,并在动、静触头间产生电弧烧蚀。

  图15摘自我的书《低压电器技术精讲》。我们正真看到,在短路后10毫秒时出现短路电流最大值,而断路器的短路保护开断最快也要15毫秒以后,故在断路器执行开断操作之前,若触头霍姆斥力大于触头压力,则动触头被斥开导致非常严重的电弧烧蚀现象。

  断路器的极限短路分断能力Icu指的就是触头发生严重的不可逆烧蚀损毁。断路器执行完开断操作后就损坏了,必须更换。

  断路器的运行短路分断能力Ics小于极限短路分断能力Icu,故触头烧蚀不严重,断路器执行完短路开断任务后能够继续使用。

  注意:断路器的极限短路分断能力Icu和运行短路分断能力Ics是保护断路器自身的两个重要参量,我们对断路器选型时必须认真考虑这两个量。

  接到若干知友有关极限短路分断能力和运行短路分断能力的私信咨询,统一回答如下:

  在选配断路器时,一般按极限短路分断能力大于线路的计算短路电流来选配。如果采用运行短路分断能力大于线路计算短路电流,则成本会增加很多。

  另外,微型断路器的极限短路分断能力很弱,在线路中采用后备保护的方式选配:微断只用于开断较小的短路电流,较大的短路电流让供电上游处的塑壳断路器来开断。当然,开断完大短路电流后,微断就坏了,必须更换。这就是 后备保护的方式和意义。

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