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問(wèn)題:E開(kāi)關(guān)的Icu、Ics、Icw、Icm,它們的意義是什么?
ABB品牌的開(kāi)關(guān) EMAX空氣斷路器
我們來(lái)看E1和E2開(kāi)關(guān)的參數(shù):
我們看到左側(cè)參數(shù)項(xiàng)中有如下幾個(gè)項(xiàng)目符號(hào):極數(shù)、Iu、Icu、Ics和Icw
極數(shù)好理解,就是E開(kāi)關(guān)主回路的觸頭的數(shù)量,一般是3極或者4極,它們分別使用在TN-C系統(tǒng)和TN-S接地系統(tǒng)中
所謂接地系統(tǒng),是指低壓電網(wǎng)的接地形式,例如TN-C系統(tǒng)中變壓器的中性點(diǎn)是直接接地的,中性線N和保護(hù)PE線合并為PEN,連同三條相線一同送到低壓開(kāi)關(guān)柜中。因?yàn)镻EN線不得斷裂,所以低壓進(jìn)線斷路器必須采用3極開(kāi)關(guān);再例如TN-S系統(tǒng)中變壓器的中性點(diǎn)也是直接接地的,但N線和PE線連同三條相線一同送到低壓開(kāi)關(guān)柜中。如果低壓進(jìn)線斷路器具有四段保護(hù),則低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)都必須采用四極開(kāi)關(guān)
Iu是運(yùn)行電流,也被稱為額定電流,注意它的溫度是40度。這個(gè)值是在IEC60947-2和GB14048.2《低壓開(kāi)關(guān)柜和控制柜 第二部分 低壓斷路器》中規(guī)定的。同樣,標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定N極的導(dǎo)通能力用相排的百分位數(shù)來(lái)表達(dá),這也就是我們看到”N極載流能力(4極)“其單位為”%Iu“的由來(lái)
再看三個(gè)參數(shù):Icu、Ics、Icw,它們的意義是:
Icu:斷路器的額定極限短路分?jǐn)嗄芰Γ⒁馑谧鲂褪皆囼?yàn)是O-t-CO的操作方式。也就是說(shuō),Icu是破壞性測(cè)試,它代表著斷路器能夠?qū)崿F(xiàn)的Z大分?jǐn)嗄芰?br> Ics:斷路器的額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?,注意它在做型式試?yàn)是O-t-CO-t-CO的操作方式。也就是說(shuō),Ics是可重復(fù)性測(cè)試,它代表著斷路器的可重復(fù)的短路電流分?jǐn)嗄芰?br> Icw:斷路器的額定短時(shí)耐受電流,注意它有兩個(gè)時(shí)間參數(shù),即1秒和3秒。一般樣本中都給出了1秒的值,要使用3秒的Icw時(shí),只需要將1秒時(shí)的Icw除以√3即可
現(xiàn)在我們來(lái)看看具體的數(shù)據(jù)。例如E1B斷路器,它的Iu為800-1000-1250-1600。在這里的Z大值被稱為斷路器的殼體電流,即此斷路器能夠承受的Z大運(yùn)行電流。對(duì)應(yīng)于1600A的殼體電流,E1B斷路器具有從800A、1000A、1250A和1600A等四個(gè)額定電流
我們接著看E1B開(kāi)關(guān)的Icu、Ics和Icw,我們發(fā)現(xiàn)它們的值是相等的,都是42kA。請(qǐng)問(wèn)這是為什么呢?答案很簡(jiǎn)單:說(shuō)明此類開(kāi)關(guān)往上一定存在一個(gè)主結(jié)構(gòu),它的三個(gè)電流是不相等的。將此主結(jié)構(gòu)往小電流方向擴(kuò)充派生出若干型號(hào)和規(guī)格,自然也就能實(shí)現(xiàn)三個(gè)短路分?jǐn)嗄芰ο嗟鹊默F(xiàn)象
現(xiàn)在我們?cè)賮?lái)看看E1和E2有關(guān)Icu的系列,有B、N、S和L,它們分別對(duì)應(yīng)于不同的分?jǐn)嗳萘?。那么如何使用這些分?jǐn)嘀的??如果我們已?jīng)知道了電力變壓器的容量Sn和阻抗電壓Usr,那么計(jì)算它的短路電流Ik的方法是:變壓器額定電流In=Sn/√3Up,其中Up是變壓器低壓側(cè)的線電壓,變壓器的短路電流Ik=In/Usr。于是讓斷路器的Icu大于等于Ik即可
再看上圖中將E開(kāi)關(guān)作為隔離開(kāi)關(guān)使用時(shí)的參數(shù)中出現(xiàn)了Icw和Icm,為什么呢?
我們已經(jīng)知道,斷路器對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC60947-2和GB14048.2,而隔離開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC60947-3和GB14048.3《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第3部分:開(kāi)關(guān)、隔離器、隔離開(kāi)關(guān)及熔斷器組合電器》。我們來(lái)看看標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的參數(shù)有何種說(shuō)法:
2.1:(機(jī)械)開(kāi)關(guān) switch(mechanical)
在正常電路條件下(包括規(guī)定的過(guò)載工作條件),能夠接通、承載和分?jǐn)嚯娏?,并在?guī)定的非正常電路條件下(例如短路),能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)承載電流的一種機(jī)械開(kāi)關(guān)電器。
2.2:隔離器 disconnector
在斷開(kāi)狀態(tài)下能符合規(guī)定的隔離功能要求的機(jī)械開(kāi)關(guān)電器。
注:1.此定義與IEV 441-14-05的區(qū)別在于指的是隔離功能而不是隔離距離。
2.如分?jǐn)嗷蚪油ǖ碾娏骺珊雎?,或隔離器的每一極的接線端子兩端的電壓無(wú)明顯變化時(shí),隔離器能夠斷開(kāi)和閉合電路。隔離器能承載正常電路條件下的電流,也能在一定時(shí)間內(nèi)承載非正常電路條件下的電流(短路電流)。
4.3.6.1 額定短時(shí)耐受電流(Icw)
開(kāi)關(guān)、隔離器或隔離開(kāi)關(guān)的額定短時(shí)耐受電流是制造廠規(guī)定的,在8.3.5.1試驗(yàn)條件下,電器能夠短時(shí)承受而不發(fā)生任何損壞的電流值。
短時(shí)耐受電流值不得小于12倍Z大額定工作電流。除非制造廠另有規(guī)定,通電持續(xù)時(shí)間應(yīng)為1 s。
對(duì)于交流額定短時(shí)耐受電流值是指交流分量有效值,并且認(rèn)為可能出現(xiàn)的Z大峰值電流不會(huì)超過(guò)此有效值的n倍。系數(shù)n按照GB14048.1-2008中表16的規(guī)定值。
4.3.6.2 額定短路接通能力(Icm)
開(kāi)關(guān)或隔離開(kāi)關(guān)的額定短路接通能力是制造廠規(guī)定的,在額定工作電壓,額定頻率(如果有的話)和規(guī)定的功率因素(或時(shí)間常數(shù))下,電器的短路接通能力值,該值用Z大預(yù)期電流峰值來(lái)表示。
對(duì)于交流,功率因素、預(yù)期電流峰值與有效值間的關(guān)系應(yīng)符合GB 14048.1-2008中表16的規(guī)定。
本條不適合用AC-20或DC-20電器。
有了這些標(biāo)準(zhǔn)文本的說(shuō)明,我們來(lái)看看其中兩項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù):一項(xiàng)是Icw,一項(xiàng)是Icm
隔離開(kāi)關(guān)不能分?jǐn)喽搪冯娏?,但它必須要承受短路電流的沖擊,所以它必須要有Icw這個(gè)參數(shù)。還是因?yàn)楦綦x開(kāi)關(guān)不能分?jǐn)喽搪冯娏?,它還必須承受變壓器產(chǎn)生的Z大電流——沖擊短路電流峰值Ipk的電動(dòng)力沖擊,這種承受能力就是用Icm來(lái)表達(dá)的
斷路器的Icw、Icu、Icm之間有何種關(guān)系呢?我們來(lái)看下圖:
Icw又被稱為允通電流,它表征了斷路器對(duì)于短路電流的熱穩(wěn)定性,它的大小與短路電流在*周波內(nèi)的有效值大小有關(guān)
沖擊短路電流峰值Ipk是短路電流的Z大值,它是短路電流的周期分量和非周期分量在短路后10毫秒時(shí)的迭加,它在數(shù)值上被IEC60947.1定義為峰值系數(shù)乘以短路電流,而峰值系數(shù)在短路電流為30kA以下時(shí)取2.0,在30~50kA取2.1,在50kA以上取2.2。
我們知道,斷路器分?jǐn)喽搪冯娏鞯腪短時(shí)間是13~30毫秒。這段時(shí)間足以讓沖擊短路電流峰值Ipk流過(guò)斷路器。斷路器要能夠承受短路電流的電動(dòng)力作用,它就必須能夠承受Ipk的沖擊。為此,IEC60947-2和GB14048.2《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分:低壓斷路器》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,Icm=2.2Icu
所以,當(dāng)取斷路器的額定極限分?jǐn)嗄芰cu等于變壓器的短路電流Ik時(shí),因?yàn)樽儔浩鞯臎_擊短路電流峰值總是小于或者等于2.2倍的Ik,又因?yàn)閿嗦菲鞯亩搪方油芰cm=2.2Icu,所以斷路器就能夠有效地抵御沖擊短路電流峰值Ipk產(chǎn)生的電動(dòng)力沖擊,也就是斷路器的動(dòng)穩(wěn)定性
對(duì)于E1B/MS開(kāi)關(guān),我們來(lái)校核它的Icw和Icm:
已知E1B/MS的Icw(1S)是42kA,將這個(gè)值除以√3,得到42/1.732=24.25kA,這個(gè)結(jié)果與表中的36kA不符。為什么呢?道理很簡(jiǎn)單,說(shuō)明E1和E2開(kāi)關(guān)往上一定存在原型開(kāi)關(guān),這臺(tái)原型開(kāi)關(guān)的值是標(biāo)準(zhǔn)的,往下的派生產(chǎn)品卻各有各的特點(diǎn)。這樣處理的好處是:
1)小電流規(guī)格的E開(kāi)關(guān)使用面更寬,更靈活,更具有競(jìng)爭(zhēng)性
2)小電流規(guī)格的E開(kāi)關(guān)相對(duì)原型開(kāi)關(guān)并不是簡(jiǎn)單地降容,而是做了某些技術(shù)調(diào)整。由此我們可以看出,E開(kāi)關(guān)的每一款規(guī)格都具有它的個(gè)性和特點(diǎn),由此也看出ABB在制作斷路器方面的工藝和設(shè)計(jì)水平
再看Icm,它的值等于88.2,我們同時(shí)還知道Icw等于42kA,于是有:n=88.2/42=2.1
現(xiàn)在看的更清楚了,由于這里是用斷路器來(lái)作為隔離開(kāi)關(guān),它不具有分?jǐn)嗄芰?,所以它用Icw作為參考值了
我們來(lái)核實(shí)一下:E1N/MS的Icw=50kA,它的Icm=105,n=2.1;E2N/MS的Icw=55kA,它的Icm=121,n=2.2;E2S的Icw=65kA,它的Icm=143,n=2.2。*符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
由Emax斷路器樣本中的這些數(shù)據(jù),我們可以推測(cè)出原型斷路器應(yīng)當(dāng)是E2B,用它向下派生和向上派生
問(wèn)題:
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