浅议低压断路器分断能力的区别和选择

浅议低压断路器分断能力的区别和选择作者：胡波林来源：《城市建设理论研究》2014年第21期摘要：讨论了低压断路器极限短路分断能力与运行短路分断能力的区别以及短路分断能力的选择。关键词：低压断路器；分断能力；额定极限短路分断能力Icu；额定运行短路分断能力Ics中图分类号：TM561文献标识码：A一、概述在工程应用中低压断路器是一种重要且广泛应用的电器设备，它既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的功能。在实际应用中可用来分配电能，对电源线路及电动机等实行保护。当用电回路发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，保证用电设备的安全及减小停电事故范围。在实际工程设计中，断路器额定电流，额定电压的选择，以及脱扣器的整定等，相关规范及配电手册都有详细规定和解释，在此不再赘述。但额定极限分断能力及额定运行断路分断能力作为断路器的两个重要参数，有些设计人员却在设计时忽略该参数其重要性，不做分段能力校验，仅一味选用高分段的断路器，甚至模糊了两者区别。笔者在此简单梳理一下这个两个参数的定义，关系及选择建议，以期抛砖引玉，引起重视。在工程设计中选用低压断路器时除了应满足额定电压、额定电流、保护性能及操作方式的要求外，还应对其分断能力进行校验。二、低压断路器的分断能力Icu和Ics的定义依据《低压开关设备和控制设备低压断路器》规定断路器一般具有两个反映断路器短路分断能力的参数Icu和Ics分别定义如下：(1).Icu为按规定的试验程序所规定条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力；极限短路分断能力Icu的试验程序为O-T-CO。其具体试验是：把线路的电流调整到预期的短路电流值(例如380V，40KA)，而试验按钮未合，被试断路器处于合闸位置，按下试验按钮，断路器通过40KA短路电流，断路器立即开断(OPEN简称O)并熄灭电弧，断路器应完好，且能再合闸。T为间歇时间(休息时间)，一般为3min，此时线路处于热备状态，断路器再进行一次接通(CLOSE简称C)和紧接着的开断(O)(接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动和热稳定性和动、静触头因弹跳的磨损)。此程序即为CO。断路器能完全分断，熄灭电弧，并无超出规定的损伤，就认定它的极限分断能力试验成功；(2).Ics为按规定的试验程序所规定的条件，包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。其具体试验，除与Icu相同外，还要增加温升和5%寿命次数的接通、断开额定电压、额定电流的试验，即为O-T-CO-T-CO.可见Ics试验条件更苛严。综合（1），（2）我们可以看出额定极限短路分断能力Icu，在分断最大三相短路电流后还可再进行一次正常分断，而在此之后将不再保证正常通断。额定运行短路分断能力Ics则是断路器在其出线端最大三相短路电流发生时可多次正常分断，而不影响后续使用。三、Icu和Ics的关系Icu和Ics都是断路器的一项重要技术性能指标。从实际情况出发，根据线路保护的需要和断路器的不同结构，依据IEC947-2和GB14048.2《低压开关设备和控制设备低压断路器》规定，Ics值对A类断路器，即塑料外壳式，分别是25%、50%、75%和100%Icu。对B类断路器，即万能式或称框架式，分别为50%、75%和100%Icu。断路器的Ics值由其制造厂确定，凡符合上面标准规定的Icu百分值都是有效的、合格的产品。四、断路器分断能力的选择《工业与民用配电设计手册》中仅指出保护器的分断能力不应小于保护电器安装处的预期最大短路电流，一般按有效值计算。但具体采用哪种参数尚没有明确说法。笔者将从以下几个方面来考虑，如何对断路器分断能力的选择。(1).从可靠性方面考虑一些较为重要的供电回路，为了提高供电的可靠性，在断路器开短路电流后，还需要保证断路器承受它的额定电流，减少断路器出故障的可能性，这时我们需要以额定运行短路分断能力Ics来选择断路器。(2).从可行性方面考虑诸如变压器出线端等干线在断路器损坏时，会引起较大范围的断电，从而导致较大的经济损失。因此多采用具有三段保护功能万能式断路器来实现选择性保护，而由于其重要性，在校验器分断能力时，需要考虑到在其多次分断短路电流后，仍然要求断路器可以继续其额定电流的能力。所以在此处选择断路器时，更注重其额定运行短路分断能力Ics。而在一些非重要的支路上，断路器在短路时能分断极限短路电流后再次合、分后，即使断路器损坏需要更换，应不会造成较大损失。此时我们更注重断路器器的极限运行短路分断能力Icu.例如一个支路的最大短路电流有效值为25KA，根据常熟塑壳断路器的参数，CM3-100CIcs22KA，CM3-100LIcs35KA。如果仅简单考虑Ics的就认为选C系列不符合要求，而选择L系列的话，显然是过于草率。如果按照塑壳断路器Isc为70%Icu考虑的话，Icu为28.57KA(实际值为35KA)。从可行性來说完全满足分支回路的保护。目前市面上的断路器，运行分断能力一般都较大，都能满足短路电流的要求。表1列出了几种有代表性的断路器的运行分断能力。表1表中短路电流有效值指变压器10KV侧短路容量按150－200MVA考虑，在距变压器低压出线端3m母线处发生金属性短路时的短路电流。表中所列的Icu和Ics数值均为各系列断路器中满足变压器容量要求的相应壳架电流等级断路器的数值。从表1可以看出，对于框架式断路器,市面上的产品基本都能满足要求；对于塑壳式断路器，只要容量满足要求，分断能力一般没有问题。(3).从经济方面考虑现在国内许多断路器生产厂家,对同一壳架等级电流的短路分断能力分为C、L、M、H(常熟开关厂的CM3系列)或S、H、R、U(天津低压电器公司的TM30系列)等级别,C为经济型,L为低分断型;M为高分断型,H为超高分断型;S为标准型,H为高分断型,R为限流型,U为超高分断型.以CM3_100型塑壳断路器为例,C型的极限短路分断能力为400V、35kA,M型为400V、70kA,H型高达400V、100KA.在市场上同类断路器中，高分断型要比低分断型要贵的多。如果在实际应用中，L型甚至是C型级别的分断能力就能够胜任时，仍然选用H型级别的显然会提高一次投资成本，而造成不必要浪费。五、结束语在工程应用中，Icu和Ics这两个技术指标对断路器的选择有着很重要的意义，我们务必要对其定义有着清晰的认识。如果仅以Ics来衡量，在一些非重要的支线上势必会选择较高分断型断路器而造成不必要的浪费。而如果仅以Icu来衡量分断能力是否胜任，在一些重要的干线保护中又势必造成不安全隐患。作为设计人员既不能为方便和安全而一味选择同类高分断型断路而造成浪费，又不能仅考虑极限短路分断能力Icu而留有隐患。因此合适的场所选用合适产品是重要的，也是高质量设计水平的体现之一。参考文献1.李俊关于低压断路器短路分断能力选择的讨论《低压电器》2004No42.张文荣选用低压断路器时应特别注意其分断能力-电气开关2004,42(4)3.胡如兵.高圆秋选择低压断路器应当注意的两个问题-黑龙江科技信息2007(15)