选用低压断路器时应特别注意其分断能力

摘  要：讨论了低压断路器短路分断能力的选择，极限短路分断能力与运行短路分断能力的区别。

关键词：低压断路器；分断能力；极限短路分断能力；运行短路分断能力

中图分类号：TM56    文献标识码：B

When Choosing Low—voltage Breaker，Its Breaking Capacity

Should be Specially Paid Attention to

ZHANG Wen—rong

(Hebei Energy Institute of Vocation and Technology，Tangshan 063004，China)

Abstract：The selection of breaking capacity of short circuit of a low—voltage breaker and difference between breaker capacity of liminting short circuit and brecaking capacity of running short circuit are discussed in the paper

Key Words：low—voltage breaker;breaking capacity;breaking capacity of limition short circuit;breaking capactity of running short circuit

1  概述

低压断路器又称自动空气开关，是一种自动切断电路故障的保护电器，在电路中主要起短路和过载保护作用，它既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压时自动跳闸。选用低压断路器时除了应满足额定电压、额定电流、安装条件、保护性能及操作方式的要求外，还应特别注意其分断能力的校验。

2  低压断路器的分断能力及其校验

低压断路器的分断能力是指在保证断路器不受到任何损坏的前提下，能够分断的最大短路电流值。为了保证低压断路器在其保护范围内发生最严重的短路故障时，低压断路器能够安全地切断电路，选用断路器时，一定要使断路器的分断能力大于断路器出线端处最大三相短路电流，即必须对低压断路器进行分断能力的校验。

(1)对动作时间在0.02s以上的断路器(如DW型)，其分断电流I_cn应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值I_k⁽³⁾，即

I_cn≥I_k⁽³⁾

(2)对动作时间在0.02s及以下的断路器(如DZ型)，其分断电流I_cn或i_cn应不小于通过它的最大三相短路冲击电流I_sh⁽³⁾或i_sh⁽³⁾，即

I_cn≥I_sh⁽³⁾

或 i_cn≥i_sh⁽³⁾

上面的式子中，I_cn或i_sh在产品样本的技术数据中给出，I_k⁽³⁾为系统在最大运行方式下的三相短路电流周期分量的有效值，在无限大容量系统中，I_k⁽³⁾＝I″

I″一次暂态电流，即为短路电流周期分量第一个周期的有效值(单位：A)

3   低压断路器的额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力的区别

断路器的额定分断能力分为额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力两种。国标《低压开关设备和控制设备 低压断路器》(GB14048.2—94)对断路器额定极限短路分断能力和额定运行短路分断能力作了如下的解释：

(1)断路器的额定极限短路分断能力(I_cn)：按规定的实验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力；

(2)断路器的额定运行短路分断能力(I_cn)：按规定的实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；

(3)额定极限短路分断能力(I_cn)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 50kA)，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50kA短路电流，断路器立即开断(open简称O)，断路器应完好，且能再合闸。t为间歇时间，一般为3min，此时线路仍处于热备状态，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)。此程序即为CO。断路器能完全分断，则其极限短路分断能力合格。

(4)断路器的额定运行短路分断能力(Icn)的试验程序为O—t—CO—t—CO。它比I_cn的试验程序多了一次CO，经过试验，断路器能完全分断、熄灭电弧，就认定它的额定运行短路分断能力合格。

因此，可以看出，额定极限短路分断能力I_cn指的是低压断路器在分断了断路器出线端最大三相短路电流后还可再正常运行并再分断这一短路电流一次，至于以后是否能正常接通及分断，断路器不予以保证；而额定运行短路分断能力I_cs指的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。

IEC947—2《低压开关设备和控制设备 低压断路器》标准规定：A类断路器(指仅有过载长延时、短路瞬动的断路器)的I_cs可以是I_cs的25％、50％、75％和100％。B类断路器(有过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段保护的断路器)的I_cs可以是I_cs的50％、75％和100％。因此可以看出，额定运行短路分断能力是一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值，I_cs是I_cu的一个百分数。

一般来说，具有过载长延时、短路短延时和短路瞬动三段保护功能的断路器，能实现选择性保护，大多数主干线(包括变压器的出线端)都采用它作主保护开关。不具备短路短延时功能的断路器(仅有过载长延时和短路瞬动二段保护)，不能作选择性保护，它们只能使用于支路。IEC92《船舶电气》指出：具有三段保护的断路器，偏重于它的运行短路分断能力值，而使用于分支线路的断路器，应确保它有足够的极限短路分断能力值。

无论是哪种断路器，虽然都具备I_cu和I_cs这两个重要的技术指标。但是，作为支线上使用的断路器，可以仅满足额定极限短路分断能力即可。现在出现的较普遍的偏颇是宁取大，不取正合适，认为取大保险。但取得过大，会造成不必要的浪费(同类型断路器，其H型—高分断型，比S型—普通型的价格要贵1.3倍～1.8倍)。因此支线上的断路器没有必要一味追求它的运行短路分断能力指标。而对于干线上使用的断路器，不仅要满足额定极限短路分断能力的要求，同时也应该满足额定运行短路分断能力的要求，如果仅以额定极限短路分断能力I_cu来衡量其分断能力合格与否，将会给用户带来不安全的隐患。

4  低压断路器分断能力校验实例

假设某变电所中，10/0.4kV电力变压器容量为1600 kVA，变压器阻抗电压为4.5％，高压侧系统短路容量为无穷大。选出额定电流为800A的出线低压断路器。

根据低压断路器的额定电流，拟选用ABB低压电气设备有限公司生产的F1型额定电流为1250A的低压断路器，其中F1B的I_cu=40kA，I_cs=40kA；F1N的I_cu=50kA，I_cs=40kA；F1S的I_cu＝55kA，Ics=55kA。它们的分断时间大于0.02s。

根据《工业与民用配电设计手册》可查得变压器二次侧三相短路电流I_k⁽³⁾＝42.93kA，如果以低压断路器的额定极限短路分断能力I_cu作为校验依据，就会选择F1N。因为F1N的I_cu=50kA>42.93kA＝I_k⁽³⁾。而此断路器用于干线，以额定运行短路分断能力I_cs作为校验依据会发现FIN的I_cu=40kA<42.93kA=I_k⁽³⁾。因此F1N无法满足要求，所以应选用F1S。

收稿日期：2004-05-10

作者简介：张文荣，女，1963年生，大学本科毕业，研究生在读，现从事供用电及电气自动化教科研工作。