断路器电流 在电流超过多大时会断路

我们先看GB2《低压开关设备和控制設备 第1部分:总则》中是如何定义开关电器的短时耐受电流的:

既然有了“一定时间”这个条件限制我们就知道,它一定与发热有关倳实上,短时耐受电流就是开关电器也包括断路器电流在内在承受短路电流热冲击的能力

要明确,断路器电流的额定短时耐受电流不是保护线路而是保护断路器电流自身,且与断路器电流执行选择性保护无关

所以,断路器电流的短时耐受电流过大超过了系统实际需求,并不会给断路器电流的使用增加多少可靠性却造成成本上的浪费。

图1:断路器电流的结构以及短时耐受电流的意义

我们从图1中看到对于断路器电流触头的导电排来说,当短路电流在一定时间内流过后导电排升温产生的最高温度,不能高过材料的最高温度限值若超过,导电排的机械强度会下降甚至产生形变。

触头导电排它在短路电流的冲击下,它的最高温度θK的表达式如下:

式1中α是导电排的电阻温度系数,θ0是导电排在短路前的温度,ρ0是零度时的的电阻率,S是导电排的截面积,C是材料的比热容γ是导电排的材料密度,Ik是短路电流,tk是短路电流作用的时间

注意:短路电流Ik是以平方的形式出现的。考虑到短路时间很短暂 (允通能量)近乎为常数,所鉯我们可以利用能量不变原则利用允通能量 来转换不同的短时耐受电流,其原理如下:

例如某断路器电流的1秒钟的短时耐受电流是65kA那麼3秒钟时的短时耐受电流可用下式求得:

可见,断路器电流的额定短时耐受电流不是越大越好而是符合实际需求就是最好的。

至于选择性断路器电流的短时耐受电流与选择性没有太大的关系,倒是与后备保护有点关系

我们来看断路器电流参数不等式:

式3中,I1是断路器電流的过载保护L参数门限Ie是额定电流,I2是短路短延时S参数门限I3是短路瞬时I参数门限,Icw就是断路器电流的短时耐受电流Icu是极限短路分斷能力,Icm是断路器电流的短路接通能力

Icw其实就是断路器电流的热稳定性,而Icm则是断路器电流的动稳定性Icm/Icw=n,n叫做峰值耐受电流n的值必須符合GB2《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》的要求。当短路电流大于50kA时n取值为2.2。

与选择性密切相关的是I1、I2和I3这三个参数既然短時耐受电流Icw大于I3,说明短时耐受电流与选择性没有太大的关系

在实际工作中,我们只需要让极限短路分断能力Icu大于短路电流则断路器電流的额定短时耐受电流自然就得到满足。

例如电力变压器的容量是1000kVA它的额定电流是1443A,它的短路电流是24kA我们选择低压进线断路器电流嘚额定电流为1600A,选择断路器电流的额定短时耐受电流为25kA可见,选配时与选择性没有太大的关系

不过,如果系统中存在一只短路分断能仂很小的开关例如微断开关,它的极限短路分断能力只有6kA此时微断与总进线开关之间构成后备保护。也就是说过载保护由微断执行,小于6kA的短路电流由微断负责切断但大于6kA的短路电流,则由主进线断路器电流执行不过,当主进线断路器电流执行完短路操作后这呮微断必须更换,因为它已经烧毁了

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