低压限流断路器有两个重要的特性曲线,在GB/T14048.1中定义为:①允通能量曲线(I²t曲线);②2、允通电流曲线(截断电流曲线)。
如下图所示为NSX塑壳断路器的允通能量曲线,当预期短路电流为50kA时,NSX400断路器分断后限制的允通能量为2.4×106A2s。
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允通能量主要用来校验电缆或母排的热稳定或者下级所保护的隔离开关、转换开关等元器件的热稳定性,主要是考核热量。
限流断路器的另一个重要特征是允通电流,即限流断路器在分断动作中达到的最大瞬时电流值,请注意允通电流(截断电流)是瞬时值。
下图为NSX400断路器的允通电流曲线(限流曲线),当预期短路电流为50kA时,经过NSX400限流后的短路电流峰值为30kA。
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如果是非限流型断路器,50kA的预期短路电流对应的峰值电流为50×2.1=105kA,系数2.1来自于GB/T1408.1的表16。
当预期短路电流为65kA时,依据表16系数取2.2,计算短路电流峰值为65×2.2=143kA,所以上图中绿色折线的每一个拐点(黄色箭头),对应的就是短路电流峰值与短路电流有效值的比率,即表16中的系数n。
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允通电流(截断电流)是峰值,短路电流产生的电动力与允通电流的平方成正比,所以允通电流常常用来校验母排、断路器下级所保护的隔离开关、转换开关等器件的动稳定。
大家注意别混淆了两个基本概念:第一,在允通电流曲线(限流曲线)上,预期短路电流经过限流后的允通电流其实是“峰值”,不是有效值;第二,限流的前提是该断路器能成功分断短路电流,否则“允通能量”和“允通电流”就成了空中楼阁。
比如,某框架断路器分断预期短路电流50kA,由于该框架断路器无限流能力,分断时间为28.8ms,而且分断过程中断路器需要承受或接通短路电流峰值104kA,约等于50×2.1=105kA的短路电流峰值。
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如果是一台限流型塑壳断路器,预期电流同样是50kA,短路电流峰值为105kA,但是经过断路器限流后实际分断时的电流峰值最大为44.2kA,远远低于预期的105kA,分断时间为11.2ms,需注意断路器成功分断预期短路电流之后,才会有有允通电流参数。
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小结:
1、低压断路器“限流“的前提,首先是能成功分断预期短路电流,分断考核的是断路器的灭弧能力。
2、经过限流后的允通电流(截断电流)是瞬时值,不能作为断路器选择短路短路分断能力的基准,否则会进入无限的死循环,允通电流决定了断路器出线端母线或其他器件需要承受的电动力大小。
3、选择断路器短路分断能力,需要遵循《工业与民用配电设计手册》第四版11.3.9节:断路器的额定运行短路分断能力Ics或额定极限短路分断能力Icu,不应小于被保护线路最大三相短路电流的有效值。
作者:宾昭平