电动机一次回路若发生短路,断路器、接触器、热继电器都得经受短路冲击电流(ipk)的考验,因为短路冲击电流有固定时限,10ms。这个时限太短,都不足以使断路器脱扣,或由保护装置驱动断路器动作,断路器固有动作时间一般<30ms。
所以,想要在冲击短路电流ipk到来之前切断故障,必须要使用限流断路器或者快速熔断器,这也是为啥保护重要电力电子设备(比如变频器)要配备断路器加快速熔断器的原因。
限流断路器属于A型,能够在冲击短路电流峰值ipk还未出现之前就切断故障,但过载能力有限,2~3In,用于保护电力电子器件,但在电机回路当中又不能使用A型断路器,为提高保护可靠性,就采取了D型断路器加快速熔断器的组合。
再说说这个短路冲击电流ipk,这里ipk是瞬时最大值,是短路交流分量与直流分量的叠加,交流分量满足交流电路下的欧姆定律,等于短路电压与短路点短路阻抗之比,直流分量满足楞次定律,是变压器副边绕组产生的电感电流。
短路后10ms,交流分量与直流分量叠加产生冲击短路电流峰值ipk。10ms过后,短路冲击电流逐渐衰减,直到直流分量衰减至0,就成了短路电流的稳态值ip。
过断路器的短路接通能力(icm),是指断路器能够承受冲击短路电流峰值,它是个瞬时值。可见,断路器的短路接通能力(icm)要大于短路冲击电流ipk,它是考验断路器动稳定性的决定性参数。
观察上图,还有一个重要特征,就是电压稳定,保持不变,这是无限大容量系统的基本特征。通常情况下,中高压系统(>3000V)都可以看做是无限大容量系统,含变压器中、高压侧,相对于无限大容量系统,低压系统(<3000V)就成了有限大容量系统了。
在低压系统中发生短路,电压是要发生变化的,若发生短路,故障没有及时切除,电源侧电压会跌变至额定电压的50%,至线路侧,由于线路阻抗的增大,相当于增大了电源内阻,电压跌变会更大。
尽管如此,由于短路时间十分短暂,保护会尽可能快的切除故障,在低压系统,仍然按短路前后系统电压基本不变来计算短路电流。