防爆配電箱所用斷路器元器件參數(shù)

簡(jiǎn)介

正泰塑殼斷路器又稱正泰塑料外殼式斷路器簡(jiǎn)稱正泰MCCB 作為低壓配電系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)保護(hù)回路中的過載、短路保護(hù)電器，是應(yīng)用極廣的產(chǎn)品。

塑殼斷路器的發(fā)展

隨著現(xiàn)代科技水平的不斷發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料不斷出現(xiàn)，斷路器的生產(chǎn)工藝及各種材質(zhì)不斷改進(jìn)，使斷路器的性能有了很大的提高，除，如ABB、施耐德外，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)也不甘落后，自行開發(fā)、研制或引進(jìn)*技術(shù)，并加以消化、吸收，也向市場(chǎng)推出了成熟了的產(chǎn)品 如常熟開關(guān)廠的CMl、天津低壓開關(guān)廠TM30等 。

這類產(chǎn)品具有零飛弧、高分?jǐn)?、大容量、進(jìn)出線方向可以互換、智能型、四極、內(nèi)部附件結(jié)構(gòu)模塊化、安裝積木化、體積小型化等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了MCCB所需的選擇性保護(hù)功能和多種輔助功能，并帶有通信接口，使低壓配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和組網(wǎng)成為可能；降低了低壓成套配電裝置的動(dòng)、熱穩(wěn)定性的要求；縮小了成套配電裝置的體積；大大地提高了供配電系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行的可靠性。 然而，目前在一些電氣設(shè)計(jì)方案中，對(duì)MCCB的正確合理選用并不盡人意，往往忽略了所選廠家的MCCB規(guī)格、型號(hào)、附件等其它電氣參數(shù)，特別是對(duì)一些新型MCCB的電氣參數(shù)理解不透，標(biāo)注不全、應(yīng)用類別、使用場(chǎng)合及用途等考慮不周。選用了不合適的MCCB，導(dǎo)致成套廠訂貨困難，保護(hù)的選擇性變差，靈敏性，合理性不符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，不但使MCCB沒有物盡所用，反而造成了浪費(fèi)，降低了配電系統(tǒng)的可靠性，影響了工礦企業(yè)的生產(chǎn)和人們的生活。為此，本文結(jié)合有關(guān)MC—CB的常用參數(shù)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)談?wù)勛约簩?duì)MCCB正確選用的一些看法。

結(jié)構(gòu)與優(yōu)點(diǎn)

短時(shí)耐受電流

在具有三段保護(hù)特性的MCCB中，還有一個(gè)電氣參數(shù)就是額定短時(shí)耐受電流Icw，它所表示的意思就是我們過去通常稱的動(dòng)熱穩(wěn)定電流的概念，即在1s的時(shí)間內(nèi)耐受的電流值，耐受后不影響該斷路器的繼續(xù)使用。它主要是考核斷路器在短延時(shí)狀態(tài)下，要繼續(xù)保證斷路器自身的電氣參數(shù)不變，外殼及構(gòu)件不變形。在二段保護(hù)特性的MCCB中，無此項(xiàng)數(shù)值。

保護(hù)類別

傳統(tǒng)MCCB采用的是熱保護(hù)加電磁后備保護(hù)，只可實(shí)現(xiàn)過載延時(shí)和短路瞬時(shí)動(dòng)作的基本保 護(hù)功能，即具有二段保護(hù)特性。因此在短路條件下無選擇性可言，一般只能用作饋電斷路器，而不能作為主斷路器使用。由于目前已經(jīng)有了具有成熟的過載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、特大短路瞬時(shí)動(dòng)作的三段可調(diào)式保護(hù)特性的大容量、高分?jǐn)郙CCB，使MCCB既可作為主斷路器使用，也可用于各級(jí)中，并有較好的選擇性。因此把MCCB按使用類別分為非選擇性斷路器，類別為A，選擇性斷路器，類別為B。

額定短路接通能力

在制造廠規(guī)定的額定工作電壓、額定頻率以及一定的cos φ 對(duì)于交流 或時(shí)間常數(shù) 對(duì)于直流 下斷路器的接通短路電流的能力值，用 大預(yù)期峰值電流表示。對(duì)交流斷路器而言，額定短路接通能力應(yīng)不小于額定極限短路分?jǐn)嗄芰Τ艘员?中所列系數(shù)N的乘積；對(duì)于直流，Icm應(yīng)≥Icu。 N為短路接通能力/短路分?jǐn)嗄芰?，表中所列為要求?小值。Icm持續(xù)的時(shí)間應(yīng)≥0.05s，即斷路器應(yīng)在短延時(shí)脫扣器的 大延時(shí)范圍內(nèi)保持閉合的能力，此時(shí)它的瞬時(shí)脫扣器不動(dòng)作，而由下級(jí)開關(guān)瞬動(dòng)切除短路故障，或本級(jí)短延時(shí)時(shí)間到，由本開關(guān)切斷短路故障，從而保證系統(tǒng)的選擇性保護(hù)。 此電氣參數(shù)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商的樣本中很少提及，在國(guó)外一些品牌MCCB的設(shè)計(jì)手冊(cè)中偶有提及，它是MCCB制造商的考核指標(biāo)之一。

保護(hù)特性與選擇性

根據(jù)被保護(hù)對(duì)象和用途MCCB分為5類：配電用、保護(hù)電動(dòng)機(jī)用、“三防"場(chǎng)合用、船用及核電工業(yè)用。在一般建筑電氣設(shè)計(jì)中常用的為前二類，后三類為特殊場(chǎng)合用，本文不作贅述。在有關(guān)廠商提供的設(shè)計(jì)樣本中，明確要求設(shè)計(jì)人員在斷路器的型號(hào)、規(guī)格一欄中標(biāo)注是配電用，還是電動(dòng)機(jī)保護(hù)用。由于一般的標(biāo)注中，配電用可不標(biāo)，而電動(dòng)機(jī)保護(hù)用則必須用一個(gè)代號(hào)表示，但一些設(shè)計(jì)人員省略了這一代號(hào)，導(dǎo)致了一些保護(hù)電動(dòng)機(jī)場(chǎng)合用的MCCB，錯(cuò)誤選用了配電用MCCB，這就帶來了隱患。大家知道，電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)瞬間有一個(gè)5～7In持續(xù)時(shí)間為10～20s的啟動(dòng)尖峰電流。避開電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)所引起的這個(gè)尖峰電流，保護(hù)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的斷路器，要有個(gè)7.2倍Irl下的可返回時(shí)間≥電動(dòng)機(jī)實(shí)際起動(dòng)時(shí)間的考核指標(biāo)。對(duì)于接有幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)的配電線路上的斷路器，要考核的3倍Ir1下的可返回時(shí)間≥線路中 大起動(dòng)電流的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間。可返回時(shí)間一般有l(wèi)～15s數(shù)檔，在設(shè)計(jì)時(shí)可按電動(dòng)機(jī)實(shí)際起動(dòng)時(shí)間選用其中的一檔。 因此，這二類斷路器的使用條件、保護(hù)特性存這個(gè)問題。 2 A類與B類MCCB的瞬時(shí)脫扣器保護(hù)功能不*一樣。B類斷路器的瞬時(shí)和短延時(shí)脫扣器各司其職，它的短延時(shí)脫扣器是保證上下級(jí)斷路器之間的動(dòng)作選擇性，而瞬時(shí)脫扣器作為特大短路時(shí)保護(hù)線路用，瞬時(shí)切除故障。 3 各設(shè)計(jì)手冊(cè)在談到斷路器為配合上、下級(jí)的選擇性，要求上一級(jí)的動(dòng)作電流大于下一級(jí)動(dòng)作電流的1．2倍，但沒明確是哪個(gè)脫扣器之間的配合。筆者認(rèn)為，對(duì)于B類的MCCB由于短延時(shí)脫扣器之間有時(shí)間級(jí)差己保證了選擇性，故不需要再配合，對(duì)于上級(jí)為B類的MCCB，下級(jí)無論有很大的差異，以CMl為例，見表2、3。 對(duì)于MCCB過電流脫扣器的整定與計(jì)算本文不作具體介紹，可參照有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，但要注意以下三個(gè)問題： 1 因?yàn)镸CCB瞬時(shí)動(dòng)作的動(dòng)作時(shí)間為全分?jǐn)鄷r(shí)間，約20ms左右，而電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流有周期分量和非周期分量，其峰值約為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的1.8～2.0倍，持續(xù)時(shí)間約為30ms左右，所以選用A類MCCB瞬時(shí)脫扣器動(dòng)作電流時(shí)，要注意為A、B類斷路器的瞬時(shí)脫扣器，因?yàn)樯霞?jí)的動(dòng)作電流已大于下級(jí)斷路器保護(hù)范圍的 大短路電流的1.1倍，故也不需要配合，當(dāng)上、下級(jí)均為A類MCCB的瞬時(shí)脫扣器時(shí)，由于脫扣器均按躲過本線路上的尖峰電流原則整定動(dòng)作電流，而上下兩段線路的尖峰電流一般相差較小，若上一級(jí)不大于下一級(jí)瞬時(shí)動(dòng)作電流1.2倍以上，有可能在發(fā)生短路時(shí)，上下級(jí)同時(shí)動(dòng)作，破壞了選擇性，因此在這種情況下必須配合。

隔離功能

根據(jù)IEC947及GBl4048《低壓斷路器》中規(guī)定：保證觸頭間達(dá)到規(guī)定隔離距離的斷路器才能適合兼作隔離開關(guān)。這一條強(qiáng)調(diào)了并不是所有的斷路器均能作為隔離電器使用的，特別是MCCB。由于結(jié)構(gòu)緊湊，有時(shí)較難滿足隔離器爬電距離、空氣間隙等參數(shù)要求。因此，在制造廠商的樣本中若指明本斷路器有隔離功能，我們才可在設(shè)計(jì)中把本斷路器兼作隔離器，或把所有脫扣器取消，單獨(dú)作為一個(gè)隔離開關(guān)使用。

四極斷路器

關(guān)于四極斷路器的使用場(chǎng)合，以CMl為例： 四極MCCB分為A、B、C、D四種。 A型——N極不安裝過電流脫扣器，且N極始終接通，不與其它三極一起合分。 B型——N極不安裝過電流脫扣器，且N極與其他三極一起合分。 C型——N極安裝過電流脫扣器，且N極與其他三極一起合分。 D型——N極安裝過電流脫扣器，且N極始終接通，不與其它三極一起合分。這里有兩個(gè)問題要注意： 1 在用四極MCCB的場(chǎng)合，一定要注明是選用產(chǎn)品中哪一種，因?yàn)橥瑸樗臉O，但在N線上有無安裝過電流脫扣器，其作用和目的是不同的。N線上安裝過電流脫扣器，它可以用在三相四線配電的單相負(fù)荷為主的線路中，或使用在產(chǎn)生大量諧波的非線性負(fù)荷 如氣體放電燈，可控硅調(diào)光、調(diào)速 線路中，或其它有一些有特殊要求的場(chǎng)合。一般設(shè)備回路可選用N線不裝過電流脫扣器的MCCB。 2 實(shí)際上，A、D兩種雖然稱為四極斷路器，但它的N極始終接通，并不隨其它三極一起合分，因此，此類MCCB俗稱“假四極"，與三極MCCB無本質(zhì)的區(qū)別，它比三極*有用的是在成套柜中，線路的進(jìn)出可能方便一些。因此，這類MCCB只能適合應(yīng)用在三極的場(chǎng)合。如果選擇錯(cuò)了，不但起不到保護(hù)作用，反而要出大問題，這個(gè)是目前設(shè)計(jì)和使用中 紊亂的一個(gè)問題，應(yīng)引起大家重視。 10.

電源端和負(fù)載端

目前，國(guó)產(chǎn)的MCCB一般電源只能是上端子進(jìn)線 電源端 ，下端子出線 負(fù)載端 ，它的額定分?jǐn)嗄芰σ彩窃谶@種狀況下測(cè)得的。這是由MC－CB的滅弧性能所決定的。國(guó)外一些產(chǎn)品由于它在有關(guān)滅弧系統(tǒng)方面與傳統(tǒng)的MCCB滅弧有很大的改進(jìn)，可以做到電源端和負(fù)載端互換，而分?jǐn)嗄芰Σ皇苡绊?。在工程中若遇到特殊情況要求下進(jìn)、上出或作為聯(lián)絡(luò)斷路器使用，筆者認(rèn)為，首先應(yīng)選用電源端和負(fù)載端可互換的產(chǎn)品，萬不得已，則必須嚴(yán)格按照制造廠商提供的有關(guān)降容系數(shù)換算 一般降低20%～30%左右 選用合格的MC－CB。

限流型斷路器

限流型斷路器是目前低壓斷路器中應(yīng)用很廣泛的，當(dāng)斷路器的負(fù)載出現(xiàn)短路時(shí)，由于斷路器具有極快的分?jǐn)嗨俣龋诙搪冯娏魑磥淼眉斑_(dá)到預(yù)期峰值前即被切斷，使實(shí)際短路電流產(chǎn)生的能量比預(yù)期能量減少，使得電網(wǎng)、用電電器受到的機(jī)械應(yīng)力及熱耗大大減小。限流型斷路器比一般斷路器多一個(gè)限流系數(shù)概念，它就是指實(shí)際分?jǐn)嚯娏鞣逯蹬c預(yù)期短路電流峰值之比。一般限流型斷路器具有快速斷開和限制短路電流上升的特點(diǎn)，特別適用于可能發(fā)生特大短路電流的網(wǎng)絡(luò)中。但正因?yàn)橄蘖鲾嗦菲髟诙搪冯娏鞔笥诨虻扔谄渌矔r(shí)脫扣器的整定值時(shí)，將會(huì)在數(shù)毫秒內(nèi)脫扣，故一般不宜用于有下級(jí)斷路器情況下的選擇性保護(hù)。實(shí)際上在斷路器生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品樣本與設(shè)計(jì)使用手冊(cè)上對(duì)限流型斷路器的使用類別均標(biāo)明為：“A"。

級(jí)聯(lián)保護(hù)

級(jí)聯(lián)保護(hù)技術(shù)是斷路器限流特性的應(yīng)用形式，它利用上級(jí)斷路器QFl的分?jǐn)嗄芰Υ笥诨虻扔谙录?jí)K點(diǎn)預(yù)期短路電流的特點(diǎn) 見圖1 。當(dāng)下級(jí)選用的額定分?jǐn)嗄芰Φ陀贙點(diǎn)預(yù)期短路電流的斷路器時(shí)，通過線路的短路電流由QF1限流型斷路器進(jìn)行限制，使原來QF2分?jǐn)嗖涣说亩搪冯娏鳎蒕F1和QF2同時(shí)分?jǐn)?，這樣可使QF2較順利地分?jǐn)啾人~定分?jǐn)嗄芰σ蟮亩搪冯娏?，無形中下級(jí)斷路器的實(shí)際分?jǐn)嗄芰Υ蟠笙鄬?duì)“增強(qiáng)"了。 但級(jí)聯(lián)保護(hù)也是有一定要求的。必須是QF2的分?jǐn)嗄芰χ辽僖笥贙處 大預(yù)期短路電流的50%，只有這樣才能符合《民規(guī)》第8.6.25條“兩個(gè)保護(hù)電器特性的配合，應(yīng)使短路時(shí)通過的能量不致造成負(fù)荷側(cè)保護(hù)電器和導(dǎo)線的損壞"的規(guī)定。而級(jí)聯(lián)保護(hù)是用犧牲部分選擇性保護(hù)的方法來解決斷路器分?jǐn)嗄芰Σ粔虻膯栴}，是迫不得已的做法，應(yīng)慎重決定，再說，現(xiàn)在低壓斷路器的分?jǐn)嗄芰υ阶鲈礁?，同一殼架等?jí)的低壓斷路器也多有高、中、低幾種分?jǐn)嗄芰晒┻x擇，對(duì)于目前一般低壓電網(wǎng)的配電要求來說，應(yīng)當(dāng)足夠有余，故筆者認(rèn)為非萬不得己，盡量不要采用級(jí)聯(lián)保護(hù)。

使用環(huán)境溫度

目前的建筑電氣設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省有限的空間和提高設(shè)備互換性以及生產(chǎn)廠商的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，大量使用低壓抽出式成套開關(guān)設(shè)備，這些低壓斷路器通常安裝于空間很緊湊的抽屜內(nèi)，由于動(dòng)力配電中心 PC 一個(gè)柜內(nèi)可安裝小容量的MC～CB多達(dá)十幾個(gè)，因此發(fā)熱量較大。筆者建議，對(duì)這類配電設(shè)備 好優(yōu)先采用零飛弧、熱脫扣器有溫度補(bǔ)償?shù)腗CCB，不然的話，必須注意熱脫扣器受溫度變化的影響，切斷短路電流時(shí)斷路器噴出的電弧引起的放電等問題。并且不要疏忽斷路器在成套柜中的降容系數(shù)，一般為0.85左右。 電動(dòng)機(jī)作為一個(gè)終端設(shè)備，通常使用于配電網(wǎng)絡(luò)的末端，一般30kW左右的小型電動(dòng)機(jī)的短路電流多不大，不會(huì)超過10kA。但是，目前一些工礦企業(yè)為了減少傳輸過程中的電能損耗，往往將電動(dòng)機(jī)的保護(hù)斷路器放置于變配電站內(nèi)的電動(dòng)機(jī)控制中心 MCC 內(nèi)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器與變壓器的母排很近，使得阻抗很小，盡管電動(dòng)機(jī)功率很小，但電動(dòng)機(jī)供電回路短路電流卻很大。因此，電動(dòng)機(jī)的保護(hù)斷路器必須選用較高分?jǐn)嗳萘?，在設(shè)計(jì)時(shí)必須視具體情況進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。