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小器件大用途:帶你學會低壓斷路器選型

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小器件大用途:帶你學會低壓斷路器選型

發布日期:2017-04-12 作者: 點擊:

低壓斷路器設計選型是黄色丝瓜视频低壓電氣設計人員在設計中需熟練掌握的一項基本的技術技能。低壓斷路器按使用類別分為A、B兩類。A類為非選擇性;B類為選擇性 (帶短延時功能)。按設計形式分為開啟式(原萬能式或框架式)和塑料外殼式或模壓外殼式。按動作速度分為一般型和快速型(限流型斷路器),按用途可分為配 電用、電動機保護用、漏電型斷路器等。每一類型都有其特點,相應其參數選擇亦有不同。

低壓斷路器的最主要技術參數包括:

1)額定電流Ie:額定電流指的是斷路器流過的規定電流。額定電流依照額定電壓不同,有一係列的值,其中最大的是殼體電流。例如32A的殼體電流,其額定電流可以從10A一直到32A。

2)額定電壓Ue:指斷路器額定的介電能力。同樣,額定電壓也是一係列值,其中最大的值被稱為額定絕緣電壓Ui。一般的低壓斷路器,它的額定絕緣電壓都是690V。

3)額定極限短路分斷能力Icu:這個值是斷路器能夠分斷的最大電流值,並且分斷後,斷路器也就“同歸於盡”了。

4)額定運行短路分斷能力Ics:這個值是斷路器能夠重複分斷的電流值,並且分斷後,斷路器還能繼續作戰。

5)額定短路接通能力Icm:這個值是斷路器能夠接通的最大電流值。由於短路電動力與電流的平方成正比,因此它的另一“番號”叫斷路器的動穩定性。

6)額定短時耐受電流Icw:這個值是斷路器在1s的時間內允許通過的最大電流值,它代表了斷路器抵禦短路電流熱衝擊的能力,因此這個參數又被稱為熱穩定性。

  但是在實際工作當中,由於斷路器選型不當或標注不全往往會給設備成套、 安裝及日後的正常使用帶來很多問題及隱患,根據近幾年來的工作經驗總結,低壓斷路器設計選型常見問題主要存在以下兩個方麵:

一.低壓斷路器選型標注不全;

二.低壓斷路器設計選型考慮問題不全麵,很多必要的步驟未考慮。

一.低壓斷路器選型標注不全

  黄色丝瓜视频以一個比較有代表性的塑殼斷路器(國產CM1)標注作為範例:CM1-100HP/33102In80A。從這個範例標注中黄色丝瓜视频下载可以明確該斷路器殼架等級電流為100A,額定極限分斷能力為高分斷型(H),帶電動操作機構(P),極數為三極,脫扣方式及附件為熱動-電磁(複式)脫扣並帶分勵脫扣,電動機 保護用,額定電流為80A,這就是這個範例給黄色网站播放器帶來的全部信息。在黄色丝瓜视频的設計圖紙中,斷路器殼架等級電流、極數及額定電流的選擇比較容易,一般不會有遺漏,比較容易發生問題的是額定極限分斷能力、脫扣方式及附件、配電用途的標注。

1.額定極限分斷能力(ICU):

額定極限分斷能力ICU:製造廠按相應的額定工作電壓規定斷路器在規定的條件下應能分斷的極限短路分斷能力值,用預期分斷電流表示(在交流情況下用交流分量有效值表示)。額定分斷極限能力按樣本資料分為基本型(C)、標準型(L)、較高分斷型(M)、高分斷型(H),

     具體選擇哪種形式主要根據短路電流計算來確定,在設計中應避免兩件事:一是不標明分斷能力,二是不進行短路電流計算而盲目選型。不標明斷路器分斷能力就是將分斷能力的選擇權交給了配套廠家,而廠家通常是憑經驗選型或選擇低分斷能力的斷路器從而節省造價,這樣就會造成有些斷路器的分斷能力達不到具體工程要求從 而造成隱患。不進行短路電流計算,就無法對分斷能力的選擇作出準確的判斷,為保險起見設計人員通常選擇較高分斷型或高分斷型的斷路器,這樣做表麵上沒有什 麽錯誤,但對於一個完整的電氣工程設計是有欠缺的,在一定程度上會造成工程造價不合理提高。

2.脫扣方式及附件

通常用於短路保護和過載保護的脫扣器,有以下幾種:

(1)瞬時脫扣器:即沒有人為延時動作的脫扣器。此種瞬時特性的過電流保護通常能無選擇性地迅速切除短路故障。

(2) 三段保護特性脫扣器:具有長延時、短延時及瞬時脫扣器的過電流保護,是較完整的保護方式,瞬時脫扣器的整定值,其動作時間約為0.02秒;Izd2為短延 時脫扣器整定值,其動作時間約為0.1~0.4秒;Izd1為長延時脫扣器整定值,其動作時間可以不小於10秒鍾。一般瞬時脫扣器用作短路保護;短延時脫扣器可作短路保護,也可作過載保護;長延時脫扣器隻作過載保護。根據需要可以組合成二段保護(瞬時脫扣加短延時脫扣,或者瞬時脫扣加長延時脫扣),也可有一段保護(瞬時脫扣或短延時脫扣)。

(3)複式脫扣器:斷路器中的電磁脫扣器加上熱脫扣器合稱複式脫扣器。電磁脫扣具有瞬時特性,可保護短路。熱脫扣器具有長延時特性,可保護負載,故複式脫扣器具有二段保護特性。

  通常的配電用途斷路器都是選擇熱動-電磁(複式)脫扣,而在一些電動機經濟型協調配合中可選用電磁脫扣和熱繼電器保護電動機。

  斷路器的附件通常有報警觸頭、分勵脫扣器、輔助觸頭、欠電壓脫扣器,具體選用附件需根據工程需要確定,這裏強調的是分勵脫扣器控製電源的選擇,通常分勵脫扣器默認的的電源規格為AC230V、400V,但如果控製電源為DC24V,例如:用於消防聯動;則圖紙斷路器標注應標明分勵脫扣器脫扣電壓采用 DC.24V,否則一旦訂貨,由於分勵脫扣器電源規格與控製電源不匹配,安裝時施工人員需在現場另外增加一個DC24V中間繼電器並增加一路交流控製電 源,給安裝造成了不必要的難度。

3.保護用途

  斷路器一般分為配電用及保護電動機用,設計人員經常容易忽略的是電動機保護用斷路器 忘記標注,通常斷路器選型默認為配電型,由於配電用斷路器過電流脫扣器瞬動倍數比保護電動機用斷路器低,這樣一旦電動機保護用斷路器選用了配電型,就有可能造成斷路器的瞬時整定電流不能躲過線路的正常工作啟動電流,從而造成頻繁跳閘,無法正常啟動電動機。

二.低壓斷路器設計選型考慮問題不全麵

低壓斷路器的選擇應同時滿足下麵各項要求:

1.保證在正常工作條件下不應切斷電路。

(1)正常工作時不切斷:Izd1≥Ijs;Ijs:計算電流

由線路的計算電流來決定斷路器的額定電流,這是低壓斷路器設計選型最基本的一個步驟,很多設計者在完成這一步驟後就萬事大吉了,實際上還有很多問題和步驟應該在設計中予以充分考慮。

(2)用電設備啟動時不切斷電路(按單台或配電線路中最大一台籠型電動機直接啟動):

配電用斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流應躲過配電線路的尖峰電流。根據中國航天工業規劃設計研究院等編《工業與民用配電設計手冊》(第三版):P116-(11-6)公式:

即Izd3≥1.2[IqM1+Ijs(n-1)]

式 中Izd3為斷路器的瞬時過電流脫扣器整定電流;IqM1為線路中最大一台電動機的全啟動電流(A),其值可取電動機啟動電流的2倍;Ijs(n-1)為 除啟動電流最大的一台電動機以外的線路計算電流(A)。根據《通用用電設備配電設計規範》GB50055-93,2.4.4條第3款規定:瞬動過電流脫扣 器或過電流繼電器瞬動元件的整定電流,應取電動機啟動電流的2~2.5倍。

對於單台電動機,Izd3≥(2~2.5)IqM.;式中:IqM為籠型電動機的啟動電流。

根 據上式,黄色丝瓜视频可以舉一個簡單的單台電動機例子來說明低壓斷路器瞬時脫扣器的整定,一台Y係列(Y160L-415kW,輕載啟動)電動機,啟動電流IqM 為212.1A,以塑殼式CM1斷路器選型為例,如整定電流定為32A,選用電動機保護型瞬動倍數按12倍整定IZd3為 384A,Izd3<2IqM=424.2A,不滿足設計要求,如整定電流定為40A按12倍整定為480A,Izd3≥2IqM=424.2A滿 足設計要求。

2.發生接地故障時應保證在規定時間內切斷。

根據《低壓配電設計規範》GB50054-95,4.2.3條規定,當保護電器為符合JB1284-1985《低壓斷路器》的低壓斷路器時,短路電流不應小於低壓斷路器瞬時或短延時過電流脫扣器整定電流的1.3倍。

(1)運用瞬時脫扣器時:Id1≥1.3Izd3.

(2)帶有短延時脫扣器時:Id1≥1.3Izd2.

(3)當帶有零序保護時:Id1≥1.3Izd0(一般用於主幹線).

式中:Id1為單相接地故障電流,Izd0為斷路器零序保護整定電流.

(4)當采用剩餘電流保護時:Id1≥1.3IzdG(一般用於主幹線).

式中IzdG為斷路器剩餘電流保護整定電流.

由於單相接地短路電流較小,斷路器的瞬時脫扣器一般較難滿足要求,可用其長延時脫扣器作後備保護,必要時可加裝零序保護裝置,或在中性線上加裝電流互感器-電流繼電器,或采用漏電繼電器等方法以分斷斷路器。

3.保護電器應保證在導體達到過載溫度前切斷。

(1)過負載保護:根據《低壓配電設計規範》GB50054-95,4.3.4條規定,過負載保護電器的動作特性應滿足下列條件:

Ijs≤Izd1≤Iz.式中Iz為電纜或導體載流量.

(2)短路熱穩定校驗:

a.根據《低壓配電設計規範》GB50054-95,4.2.2條第1款規定,當短路持續時間不大於5s時,絕緣導體的熱穩定應按下式校驗:

S≥I√t/K;式中:S為絕緣導體的線芯截麵,mm2;A為短路電流有效值,均方根值A;t在已達到最高持續工作溫度的導體內短路電流持續作用的時間,秒;K為不同絕緣的計算係數。

b.根據《低壓配電設計規範》GB50054-95,4.2.2條第3規定,短路持續時間小於0.1S時,應計入短路電流非周期分量的影響;本規範“條文”解釋:按下式效驗:(K.S)2≥I.2t。

4.按線路的最大短路電流來校驗低壓斷路器的短路分斷能力。

本條的核心是短路電流的計算,由於很多工程設計周期過短或外部條件不明確,設計人員往往來不及進行詳細的短路電流計算而憑經驗確定斷路器短路分斷能力或不分地點場合盲目選擇高分斷能力的斷路器,這些都會影響電氣工程的設計質量並造成工程造價不合理提高。尤其是大量工程施工方不按設計圖紙選定斷路器訂貨,設計 人員在驗收時如果不仔細核對或者對各配電區域短路電流沒有一個基本概念,就很容易出現問題,讓不合格的斷路器投入運行從而造成隱患。現在很多工程變壓器容量較大,在民用建築中1600kVA、2000kVA甚至2500kVA的變壓器大量選用,線路的短路電流也相應增大,因此在離變壓器較近的配電箱,箱內 斷路器的短路分斷能力的選擇更應詳細計算,黄色网站播放器可以舉例說明。設定變壓器容量為1600kVA(Uk%=6),距配電室25m處有一配電箱,進線電纜為 YJV-4X70+1X35,經查表該配電箱處三相短路電流為Ik1=18.52kA,單相短路電流Id1=8.06kA,根據計算結果,以CM1斷路器 為例該配電箱選擇額定運行短路分斷能力Ics=35kA可滿足設計要求,這一般不會有問題,但最容易犯錯誤的是單相斷路器的選定,以C65係列小型斷路器為例,由於設計慣性很多圖紙都以C65N(6kA)接單相回路,而本例單相短路電流Id1=8.06kA,所以應選用C65H(10KA)或 C65L(15kA)。如配電箱距配電室50m,進線電纜同樣為YJV-4X70+1X35,

根據中國航天工業規劃設計研究院等編《工業與民用配電設計手冊》(第三版)查表計算單相短路電流Id1=4.33kA,單相斷路器選用C65N(6kA)是符合設計要求的。

5.保護電器上下級之間應有選擇性動作。

  根據《低壓配電設計規範》GB50054-95,4.1.2條規定,“配電線路采用的上下級保護電器,其動作應具有選擇性;各級之間應能協調配和。但對於非 重要負荷的保護電器,可采用無選擇性切斷”。按本規範“條文”解釋,以往由於我國保護電器的性能較差,在低壓配電係統中要做到選擇性保護是有困難的。目前低壓電器發展較快,熔斷器、斷路器的更新換代產品的特性已有很大的改善。例如按新標準生產的熔斷器(NT型等)選擇比為1:16,具有三段保護的斷路器也能大量生產,目前配電係統要做到選擇性已具有一定條件。但是考慮到低壓配電係統量大麵廣,低壓配電係統要做到完善的選擇性還有困難。結合我國國情,低壓配 電係統隻要部分滿足保護選擇性就可以了。即保證重要負荷不間斷供電,對於非重要負荷允許無選擇性切斷。

  長期以來,設計人員習慣了對配電係統 的保護選擇性問題不作深究,斷路器選擇性保護對設計者來說一直是一個沒有很好解決的難題,在一些工程回訪中,故障點發生短路越級跳閘的現象屢有發生,但變壓器主進線斷路器越級跳閘是應該絕對避免的。從一些斷路器選擇性保護的技術資料及文獻來看,設計者應著眼於以下幾個方麵。

(1)上級不宜選用非選擇型斷路器,因這種情況屬無選擇性。特別是首端應有選擇性動作。

(2)上下級的選擇性配合,應用上下級斷路器的特性曲線配合選擇比較準確,隻要上下級斷路器特性曲線不相交即可,當無斷路器特性資料時,可以用上下級的可靠係數選用。根據中國航天工業規劃設計研究院等編《工業與民用配電設計手冊》-P650公式(11-21),

上級用選擇型斷路器(一般用於主幹線)應按以下要求整定:

a.Izd2(上)≥1.2Izd3(下)或Izd2(上)≥1.2Izd2(下)

b.當帶有短延時脫扣器時,Izd3不宜太小,一般為:

Izd3=(12~15)Izd1.

(3)優先保證變壓器主進線斷路器的選擇性保護並兼顧配電櫃出線斷路器的選擇性保護。主進線斷路器與各饋出線的保護電器都裝在低壓配電屏內,距離不 過幾米,在此範圍內發生短路和接地故障的概率很小,如經計算主進線斷路器瞬動電流小於下級開關的短路電流,可采取主保護不設瞬動脫扣器而隻設長延時及短延 時整定電流,以避免故障時主斷路器無選擇性動作。並保證斷路器長(短)延時整定電流大於下級斷路器長(短)延時整定電流的1.2倍,短延時整定電流大於下 級斷路器瞬時整定電流的1.2倍。

(4)對於非選擇型斷路器,一般用於二級及三級配電出線回路中,比較可靠的選擇方法是通過一些廠家的保護選擇性配合表或通過上下級斷路器的特性曲線配合選擇來實現,但這也有很多局限性,隻有少數合資廠家提供了斷路器選擇性配合表,除選擇型斷路器外,大多數廠 家都未提供斷路器保護選擇性的配合數據,從目前斷路器發展的技術及工藝水平看非選擇型斷路器的選擇性配合保護還不能完全實現。

三.低壓斷路器選擇程序

1.根據計算電流Ijs初步選擇Izd1。

2.根據用電設備啟動條件校驗短路器,確定Izd1及Izd3。

3.按過負載條件選擇導線截麵。

4.按短路保護要求校驗導體熱穩定。

5.計算保護電器處三相短路電流和所保護線路末端的接地故障電流Id。

6.校驗接地故障時,保護低壓斷路器動作的靈敏性。

7.校驗低壓斷路器的分斷能力。

8.分析上下級低壓斷路器選擇性要求。

9.以上各步驟,如達不到規定要求,應調整參數或采取其它措施。

  低壓斷路器的選型是一項比較繁瑣的工作,本文所列舉的例子雖然涵蓋了斷路器選型的一些基本要素,但限於篇幅還有很多內容沒有深入討論,需要黄色网站播放器在今後的設計工作中不斷的研究和細化。

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