断路器GB-14048.2与GB-10963.1标准的差异分析

北极星输配电网讯:摘要：本文从GB14048.2和GB10963.1两项断路器标准的应用场合不同，引出对断路器的性能指标和试验项目的要求不同。这些不同主要体现在使用条件、保护特性、温升、介电、短路特性等方面。介绍了验证这些性能的试验要求或方法的异同点，有助于对两个标准的正确理解和应用。关键词：断路器、标准、使用条件、保护特性、温升、介电、短路特性。Differenceanalysisbetweenstandardsoftwocircuitbreaker[DifferenceanalysisbetweenGB14048.2(IEC60947-2)andGB10963.1(IEC60898-1)]Abstract:ThispaperbasesonthedifferentapplicationsbetweenGB14048.2andGB10963.1,leadstothedifferentrequirementsoftheperformanceindexandtestitemsforcircuitbreaker.sThesedifferencesmainlyreflectedintheuseofconditions,protectiveproperties,temperature-rise,dielectric,short-circuitacteristicandsoon.Thepaperalsointroducesthesimilaritiesanddifferencesoftestrequirementsortestmethodsusedtoverifytheseproperties,whichisbenefittocorrectunderstandingandapplyingthetwostandards.Keywords:circuitbreaker,standard,useofconditions,protectiveproperties,temperature-rise,dielectric,short-circuitacteristic0引言断路器设计开发、制造和应用人员经常会遇到断路器符合不同标准的情况，最常见的是GB14048.2《低压开关设备和控制设备第二部分：断路器》和GB10963.1《电气附件家用及类似场所用过电流保护断路器第一部分：用于交流的断路器》。都是低压断路器的标准，这两项标准有哪些差异?是设计、制造、试验和使用者必须了解的。首先，从标准的名称可知，两项标准差异的根源在于各所适用断路器的使用场合不同。GB14048.2“适用于任何额定电流、各种结构型式或各种预定用途的断路器”，而GB10963.1规定范围的断路器“是用来保护建筑物的线路设施的过电流及类似用途，它们设计成供未受过(专门)训练的人员使用，并且无需维修”。前者是通用的、更广泛的，一般指各种工矿场合使用，所以覆盖额定电压最高可至交流1000V、直流1500V的任何额定电流断路器;后者主要是家用或类似场合的非专业人员使用，所以覆盖额定电压最高至400V、额定电流至125A的、属于“终端电器”的小(微)型断路器。此外，更需要我们关注的是由此引出对断路器性能指标及试验要求的不同，这些不同主要体现在使用条件、保护特性、温升、介电、短路特性及“可靠性”要求等6方面。1使用条件差异使用条件中，影响断路器电气性能的最主要因素是环境大气的污染等级和断路器运行中可能会遇到的过电压等级、亦即安装类别。因为符合GB14048.2的是配电、工业、建筑等用途断路器，所以规定的污染等级是“除制造厂另有规定外，断路器应适合在污染等级3的环境下安装”(标准第6章)。实际上制造厂的产品会规定污染等级3或4，污染等级3为“有导电性污染，或由于凝露使干燥的非导电性污染变成导电性的”;污染等级4为“造成持久性的导电性污染，例如由于导电尘埃或雨雪造成的污染”。这些都是一般工厂、冶金企业、矿山、码头等环境的污染状况。符合GB14048.2的断路器主要为框架断路器和塑料外壳式断路器，它们的的安装类别应该是Ⅲ或Ⅳ，即配电级水平或电源进线端水平。GB10963.1规定的适用污染等级是2(标准7.5)“一般情况仅有非导电性污染，但是必须考虑到偶然由于凝露造成短暂的导电性”。这也是家用、办公、商业等的环境条件。这类断路器的安装类别应该是Ⅱ，即负载级水平。注：因为产品的使用条件是对其使用环境的一些限定，而“环境”应该包含温度、湿度、海拔、冲击振动，也应包含电磁环境、过电压环境等。断路器不允许安装在超出它所能适应的安装类别之外，所以这里把安装类别(过电压类别)也归入使用条件中。2保护特性的不同2.1瞬动保护特性GB14048.2仅规定了动作电流的允差为不超过20%，未对动作电流的整定值、额定工作电流的倍数做具体要求，留由制造厂作出规定。制造厂大多按配电保护的通用需要定为10In或12In，按允差±20%、则分别为8In～12In或9.6In～14.4In。“瞬动”意味着没有人为的延时，但在不同的短路电流下，瞬动脱扣的(固有)动作时间是有差异的，在动作电流的下限值，断开时间应该大于0.2s，在动作电流的上限值，断开时间应该小于0.2s。GB10963.1中，瞬动保护的电流整定范围分B、C、D三种特性：B特性为3In～5In(含5In);C特性为5In～10In(含10In);D特性为10In～20In(含20In)。在动作电流的下限值，断开时间应该大于0.1s，在动作电流的上限值，断开时间应该小于0.1s。#p#副标题#e#归纳起来，两项标准瞬动保护特性的差异见表1：2.2过载保护特性表1两项标准瞬动保护特性的差异GB14048.2规定的过载特性为，在基准环境温度(30℃±2℃，也有不少企业标准规定40℃±2℃)下：断路器冷态、施加1.05Ir时，对In63A，不脱扣约定时间为2h;对In≤63A，不脱扣约定时间为1h，这里Ir是过载整定电流。断路器热态(在这里，意味着做完1.05Ir的约定不脱扣试验后，紧接着进行过载脱扣)施加1.30Ir，对In63A及In≤63A的约定脱扣时间分别为2h和1h。GB10963.1规定的过载特性为，在基准环境温度(30℃+5℃)下：断路器冷态、施加1.13In时，对In63A，不脱扣约定时间为2h;对In≤63A，不脱扣约定时间为1h。断路器热态(在这里，意味着做完1.13In的约定不脱扣时间后，紧接着进行过载脱扣)施加1.45In时，对In63A及In≤63A的约定脱扣时间分别为2h和1h;并且还要在冷态下测2.55In，脱扣时间应该在1s32A);归纳起来，两项标准过载保护特性的差异见表2：3温升要求3.1温升试验的断路器状态不同GB14048.2未对温升试验做单独要求，即未规定新的断路器要做温升试验。规定温升试验是在部分程序试验后需进行的验证项目中出现，这些程序试验包括一般工作特性(含脱扣极限和特性、介电性能、机械操作和操作性能、过载性能)试验、额定运行短路分断能力试验、额定短时耐受电流试验。GB10963.1中，温升试验是一项独立的要求项目，是在新的断路器上进行的。#p#副标题#e#表2两项标准过载保护特性的差异3.2温升允许的极限值不同断路器发热试验的温升测试点通常规定4个部位：接线端子、人力操作部件、操作时易(可能)触及部件、其它无需触及部件。两个标准对各部位的允许温升极限值的规定见表3。表3各部位允许温升极限值4.1型式试验4介电性能4.1.1两项标准相同点1)均要求做冲击耐压和工频耐压;2)对隔离功能触头断开位置的泄漏电流要求相同：按试品状态不同，泄漏电流分别按0.5mA、2mA和6mA要求;3)对型式试验工频耐压设备的容量和动作灵敏度相同：输出端短接时的短路电流不小于200mA，漏电继电器的动作值不大于100mA。4.1.2型式试验项目不同GB14048.2规定断路器介电型式试验包含三项考核：冲击耐压、工频耐压和泄漏电流测量。此外，在程序试验Ⅰ“一般工作特性试验(含电寿命)”、程序试验Ⅱ“额定运行短路试验Ics”、程序试验Ⅲ“额定极限短路试验Icu”和程序试验Ⅳ“短时耐受电流试验Icw(B类断路器)”后均要做工频耐压试验的验证。GB10963.1规定的介电型式试验：在首先经过48h耐潮试验后再进行包含冲击耐压、工频耐压和绝缘电阻测量三项介电试验。在低短路试验、1500V短路试验、额定运行短路试验、电寿命试验和额定电流试验后，均要进行工频耐压试验的验证。4.1.3冲击耐压试验的程序要求不同GB14048.2的冲击试验为：正反向各施压5次，每两次间隔时间≥1s;GB10963.1的冲击试验为：正反向各施压3次，同相每两次间隔≥1s，反向间隔≥10s。4.1.4工频耐压试验差异两个标准中，型式试验工频耐压的电压和施压时间不同，电压差异见表4。表4两项标准型式试验工频耐压的电压差异工频耐压施加时间，GB14048.2为5s，GB10963.1为1min。在部分程序试验后，工频耐压验证的电压也不同。GB14048.2为2Ue与1000V(交流、有效值)或1415V(直流)的大值。GB10963.1除了额定短路能力试验Icn后的验证电压取900V外，其余几项试验(低短路电流试验、1500A短路试验、运行短路能力试验Ics和电寿命试验)后均为低于表2所示值500V。4.2常规试验GB14048.2规定可从下列三种方法中任选一种：1)冲击+工频：30%Uimp但不低于2Ui峰值的冲击耐压，再加2Ue但不低于1000V(交流有效值)的工频耐压，时间不少于1s。2)工频耐压：施加电压峰值取30%Uimp与2Ui及1000V(交流有效值)的大值，时间不少于1s。3)绝缘电阻：用500V直流电压测绝缘电阻，不小于1MΩ。常规工频耐压设备与型式试验设备的不同处为泄漏电流动作值仅为25mA(型式试验设备为100mA)，且设备动作值不大于输出端短路电流的1/8(动作电流25mA对应输出端短路电流恰为200mA)。GB10963.1的介电常规试验为1500V，时间不少于1s。耐压设备与型式试验同(短路容量200mA，动作电流100mA)。#p#副标题#e#5短路性能要求的差异5.1GB14048.2的短路性能GB14048.2的短路性能包含额定运行短路分断Ics(试验程序0-t-CO-t-CO)、额定极限短路分断Icu(试验程序O-t-CO)和(具短延时保护断路器)额定短时耐受电流Icw三组程序试验考核。对适用于IT系统的断路器，还应在1.2倍短延时脱扣电流最大整定值，或1.2倍瞬时脱扣电流最大整定值，及相与相之间电压下试验(试验程序0-t-CO)。5.2GB10963.1的短路性能GB10963.1的短路性能要求包含:1)低短路电流:电流为500A与10In取大值，COSφ=0.93～0.98，试验程序为6次接通及3次通断(O-t-0-t-0-t-0-t-0-t-0-t-CO-t-CO-t-CO);2)IT系统适用性(对Ue=230V，或240V或230/400V的断路器)：电流为500A与1.2倍瞬动电流上限值的大值，但不超过2500A,COSφ=0.93～0.98，试验电压为相与相之间电压，试验程序为0-t-CO(对二次“O”的接通相位有要求);3)1500A短路试验：在1500A电流下，按相应于1500A短路指标下的功率因数进行试验，试验程序与低短路电流试验相同(6次接通及3次通断)，但对Ue=230V/400V的单极断路器，在6次“0”后只需进行2次“CO”。然后在每相中接入一个断路器同时进行一次“O”操作;4)运行短路能力Ics:试验电流按断路器运行短路指标，功率因数按该标准的电流分档规定，试验程序：单极和二极为O-t-O-t-CO,三极四极为O-t-CO-t-CO;5)额定短路能力Icn:试验电流按断路器运行短路指标，功率因数按该标准的电流分档规定，试验程序为O-t-CO。6GB10963.1的28周期(天)试验(俗称“可靠性试验”