在某些场合,希望一台断路器在分断线路最大的短路电流后不维护还可以继续承载额定电流,那么,我们就应该按断路器的运行分断能力(Ics)不小于线路的预期最大短路电流的条件来选择断路器。否则,可以按断路器的极限分断能力来选择断路器。目前,市面上有许多ICS=ICU的断路器,其适用性更广,当然,其制造成本也更高。
对于安装于电源侧的断路器,为实现保护选择性,往往采用具有短路短延时的B类断路器,这时,就应该考虑断路器的短时耐受电流(Icw)了。那么,如何确定断路器的Icw指标是否满足使用要求呢?因为时间很短,可以将短路过程视为一个绝热过程,不考虑断路器散热条件的差异,所以可以根据下式来校验:
——(1)
式中 Icw——短时耐受能力指定的短路电流值
t ——短时耐受能力指定的通过短路电流的时间
Id ——实际发生的预期最大短路电流
t1 ——短路电流持续的时间,一般取断路器的短路短延时时限
比如,图一的B点发生三相短路,假设,变压器容量为1000kVA,根据变压器的容量可以估算出在B点的三相短路电流Id=Ie/ΔU%=1.443kA/0.06=24.0kA(假设变压器的高压侧短路容量为无穷大,并忽略QF1及母线的阻抗),QF1选用框架断路器,短延时时限t1=0.4s,Icw为0.5s,35kA,根据式(1)校验,满足要求。
目前,市面上有许多塑壳断路器的额定电流及极限分断能力或运行分断能力均达到框架式断路器的水平,但当在使用其作为电源主开关时,还应按上式验算其短时耐受电流的指标能否满足要求,应特别注意,大多塑壳断路器为A类断路器,没有短时耐受电流的要求,即使是B类的塑壳断路器,其短时耐受电流一般比框架断路器小得多,一般小于15kA(1s),所以,不是每一个塑壳断路器都可以满足要求的。
从短路发生到短路保护电器动作并分断短路电流需要一定的时间,一般要求配电系统在承受这段时间的短路电流后不会被破坏,这就必须对配电系统中的各种电器、导体及相关连接件进行热稳定和动稳定的校验。
《低压配电设计规范》规定,绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定:
当短路持续时间不大于5s时,绝缘导体的热稳定应按下式进行校验:
(2)
式中 S——绝缘导体的线芯截面(mm2);
I——短路电流有效值(均方根值A);
t ——在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间(s);
K——不同绝缘的计算系数。
如图一,在D点发生三相短路,设高压侧短路容量为500MVA,变压器容量为1000kVA ,D,Yn-11接法,ΔU%=6%,负载损耗ΔPk=8.12Kw,QF3长延时整定为50A, L1回路采用VV-5x16,长10m,经计算,短路电流Id=7140A,断路器QF3瞬时动作。可以认为从脱扣器动作到完全分断短路电流的时间就是(式2)中的t(s),t的大小和断路器的性能有关,表一列出几种常见情况下的t值。
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