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額定限制短路電流Iq是斷路器的參數(shù)嗎?

冬至子 ? 來源:低壓電器雜談 ? 作者:賓昭平 ? 2023-12-04 11:26 ? 次閱讀
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首先說結(jié)論:不是!

前段時間與現(xiàn)場設計師討論到額定限制短路電流Iq這個參數(shù)的時候,被問到它與斷路器的額定極限短路分斷能力Icu和額定運行短路分斷能力Ics的區(qū)別,甚至與短時耐受電流Icw的差異。

額定極限短路分斷能力Icu是指斷路器按 O-t-CO的試驗程序,成功接通和分斷預期短路電流,O代表只分斷,CO代表主動接通短路電流后立即分斷,t代表時間間隔,試驗后不要求具備斷路器繼續(xù)運行的能力,實際應用中意味著斷路器分斷Icu級別的短路電流后,需要立即更換;

額定極限短路分斷能力I~cs~~~是指斷路器按 O-t-CO-CO的試驗程序,成功接通和分斷預期短路電流,試驗后要求具備斷路器繼續(xù)運行的能力(GB14048.2中試驗后要驗證溫升是否合格),比額定極限短路分斷能力I~cu~嚴酷,所以標準中允許其為I~cu~的百分比,但至少為25%;

短時耐受電流Icw是指斷路器在合閘位置,主觸頭承受預期短路電流電動力效應和熱效應而不損壞的能力,因為短路電流會流過斷路器的端子、動靜觸頭等載流導體,電動力有可能會導致動靜觸頭斥開或載流導體的絕緣支撐開裂,熱效應會導致載流導體溫度升高、機械強度下降,同時會影響斷路器承受電動力的能力。

那么問題來了,額定限制短路電流Iq是什么?它與斷路器又有什么關(guān)系呢?

我們先來看標準怎么說,雖然大部分情況下越看越難理解……

在GB/T14048.1-2012低壓開關(guān)設備和控制設備 第1部分:總則中,對于額定限制短路電流(Rated conditional short-circuit current)的描述是這樣的:

電器的額定限制短路電流是在有關(guān)產(chǎn)品標準規(guī)定的試驗條件下,用制造商指定的短路保護電器進行保護的電器,在短路保護電器動作時間內(nèi)能夠良好地承受的預期短路電流值,該值由制造商規(guī)定。

先咬文嚼字地分析,看幾個關(guān)鍵詞,短路保護電器一般是指斷路器和熔斷器,二者具備短路保護功能;電器的額定限制短路電流說明“電器”是斷路器或熔斷器的保護對象,被保護的“電器”在斷路器或熔斷器動作時間內(nèi),能良好的承受預期短路電流值,說明如果某“電器”的額定限制短路電流參數(shù),需要與斷路器或熔斷器一起試驗后再宣稱。

GB/T14048.1是低壓開關(guān)設備和控制設備的總則,適用于GB/T14048.3的隔離開關(guān)、GB/T14048.4的接觸器、GB/T14048.11轉(zhuǎn)換開關(guān),所以上面提到的“電器”就包括:開關(guān)、隔離開關(guān)、接觸器和轉(zhuǎn)換開關(guān)等低壓電器。

例如接觸器+熱繼電器與斷路器組合在一起宣稱的短路協(xié)調(diào)配合:1類配合和2類配合,就會提到額定限制短路電流I q ,雖然Iq值與斷路器的Icu或Ics值相等,但是三者意義完全不一樣,不可等同。

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斷路器、接觸器、熱繼電器

同樣的,在轉(zhuǎn)換開關(guān)樣本中也會提到額定限制短路電流I q ,它也是需要與保護它的斷路器或熔斷器一起宣稱該參數(shù)。

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如果你熟悉低壓柜的電氣參數(shù),會發(fā)現(xiàn)低壓柜除了有短時耐受電流參數(shù)、峰值耐受電流參數(shù)之外,有時候也會宣稱額定限制短路電流參數(shù)。

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歸根結(jié)底,隔離開關(guān)、接觸器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、低壓柜或者母線等低壓元器件或成套設備,與斷路器或熔斷器一起宣稱的“額定限制短路電流參數(shù)”,前者都是作為被保護對象,在短路保護元器件動作時間,能承受短路電流所產(chǎn)生的電動力和熱應力而不損壞,只有這樣才能宣稱Iq參數(shù)。

額定限制短路電流Iq參數(shù)一定是一個器件組合在一起宣稱的參數(shù),不會是單獨的斷路器或熔斷器,或者單獨的元器件或成套設備。

低壓電器(如隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān))或低壓成套設備有的時候是具備短時耐受電流參數(shù)和峰值耐受電流參數(shù),如果不具備上述兩個參數(shù)的時候,此時負載側(cè)發(fā)生短路故障,斷路器或熔斷器成功分斷短路故障,那么同一條線路上的隔離開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)或接觸器或母線的狀況會如何呢?

以接觸器為例,它本身是沒有“短時耐受電流”參數(shù),在GB/T14048.4中只有“耐受過載電流”參數(shù)一說,一般為接觸器額定電流的8倍或8倍,耐受時間10s。

主要目的是保證在電動機起動電流和起動時間內(nèi),接觸器主觸頭能扛住電流的電動力效應和熱效應而不發(fā)生熔焊。

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如果電動機側(cè)發(fā)生短路故障,此時斷路器成功分斷故障電流,且上級的塑殼斷路器還具有限流能力,但是無論斷路器的限流能力有多強,動作時間有多快,還是會有“等效的短路電流”流過接觸器主觸頭。

我們知道,接觸器的主觸頭彈簧壓力比起斷路器、隔離開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)的彈簧壓力小多了,一旦斷路器限流之后“等效短路電流”超過了接觸器主觸頭的斥開電流值,就會導致接觸器觸頭斥開后又閉合,很容易導致觸頭熔焊。

例如,某電氣系統(tǒng)的預期短路電流為86kA(A點),預期短路電流峰值為198kA(C點)。斷路器或熔斷器的額定電流為800A,其短路分斷能力至少為86kA,只有這樣才具備分斷預期短路電流的能力。

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經(jīng)過斷路器或熔斷器“限流”后的截斷(允通)電流為49kA左右(D點),轉(zhuǎn)換成截斷(允通)電流有效值大概為21kA(B點)。

截斷(允通)電流參數(shù)是指預期短路電流經(jīng)過限流斷路器或熔斷器“限流”之后能達到的最大瞬時電流值。

預期短路電流峰值從198kA降至49kA,預期短路電流從86kA降低至21kA,意味著負載側(cè)的的接觸器或隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)或低壓柜母線,需要承受的短路電流電流電動力和熱效應已經(jīng)大幅降低。

如果能在斷路器或熔斷器的動作時間內(nèi),保持完好無損,則可以宣稱與該斷路器或熔斷器配合的額定限制短路電流參數(shù),額定限制短路電流參數(shù)可以與斷路器或熔斷器的短路分斷能力相等。

通過上述分析可得:

1、低壓電器或低壓柜的“短時耐受電流I cw ”是靜態(tài)參數(shù),不需要考慮短路保護元器件的保護特性,預期短路電流多大,預期短路電流持續(xù)時間多久,最后都是低壓電器或低壓柜“單獨硬扛”。

2、低壓電器和低壓柜的“額定限制短路電流I q ”是動態(tài)參數(shù),它一定是與上級的短路保護元器件如斷路器或熔斷器一起宣稱,取決于斷路器或熔斷器限流能力的強弱,考核在短路保護器件動作時間內(nèi),能否扛得住限流后的“等效短路電流”值。

3、額定限制短路電流Iq值可以與斷路器或熔斷器的短路分斷能力相等,也可以不相等,一般會小于等于短路分斷能力;

4、低壓電器和低壓柜的“額定限制短路電流I q ”參數(shù)不能光靠理論計算,還需要通過試驗驗證,但其背后的原理依然是電流電動力和熱效應的比較。

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