断路器的额定极限和额定运行短路分断能力分析

母线厚度相对时 母线宽度相对时 母线三角排列时（估算） TMY 100*10 TMY 80*8 TMY 100*10 TMY 80*8 TMY100 *10 TMY80*8 理论值 推荐值 理论值 推荐值 理论值 推荐值 理论值 推荐值 理论值 推荐值 理论值 推荐值 31.5 2400 1800 1700 1400 750 700 550 500 1300 1200 950 800 40 1900 1400 1370 1200 610 600 430 400 1050 1000 750 700
根据以上计算，总结所用TMY的最小规格如下： TMY 25KA 31.5KA 40KA 63KA 80KA 系统母线50*6 60*6 80*6 或60*8 80*10 100*10 接地母线50*5 50*6 50*8 80*8 80*10 有人采用：S=I ∝ √t kjf 103/165；kjf：集肤效应系数 - TMY取1.15计算结果偏大，建议采用以上计算。 [注：式中103为10的三次方] 3、根据额定峰值耐受电流来确定铜母线最大跨距（两个支撑间的最大距离） 原则：作用在母线上的作用应力kg/cm ≦母线允许应力； 公式：Δjs=1.76L2ich2*10-3/aW ≦ Δy； Δy=1400(Cu).700(Al)。式中：L为母线支撑间距（cm）；a为相 间距离（cm）；W为矩形母线截面系数；ich 根据上式导出：LMAX= √1400aw 103/1.76ich2= √0.795*106aw/ich 矩形母线截面系数:1、母线宽度相对时：W=0.167b2h；100*10=1.67；80*8=0.855 2、母线厚度相对时： W=0.167bh2；100*10=1.67；80*8=8.55 其中：b(cm)：母线宽度，h(cm):母线厚度 所以：对于31.5KA系统，TMY 100*10 母线厚度相对时，假定a=28cm(中置柜)，则 LMIN== √0.795*106aw/ich=240(cm)=2400mm； 对于31.5KA系统，TMY 80*10 母线厚度相对时，假定a=28cm，则 LMIN== √0.795*106aw/ich=1700mm； 对于40KA系统，TMY 100*10 母线厚度相对时，假定a=28cm，则 LMIN== √0.795*106aw/ich=1900mm； TMY 80*10 母线厚度相对时，假定a=28cm，则 LMIN== √0.795*106aw/ich=1370mm； 各种母线排列的最小跨距（mm）[280mm相距为例]
用旋转双分断（点）技术的塑壳式断路器，它的限流性能极好，短路分断能力的裕度很大，可以 做到Ics=Icu，但价格很高】。我国的DW15型万能式断路器Ics=（60% - 75%）Icu，DW45智能型万 能式断路器Ics=（62.5% - 65%）Icu，国际上ABB公司的F系列，施耐德公司的M系列Ics也不过达到 70%左右的Icu。而塑壳式断路器，国内各种新型号的Ics大多数在（50% - 75%）Icu之间。有些厂 商的广告或样本中称它的断路器Ics=Icu，如果不是限流型，则是有水分的。选用它，最可靠、最 严肃的办法是向他们索取Ics=Icu的试验证书或型式试验报告。 一台容量为1600kVA的变压器，其副边的额定电流为2312A，阻抗电压百分数uK取6%，最大预期 短路电流应为38.5kA，做保护用的断路器额定短路分断电流应为40kA，若选DW15-2500Y的2500A 或DW45-3200的2500A做主开关是能胜任的。由于现代的动力中心的变压器与配电柜相距很近， 甚至安装在一起，因此即使是支路，额定电流在100A，它的预期短路电流也是很大的。因此，也 要求线路中的塑壳断路器的短路分断能力380V、40kA。 有文章断定某一新型塑壳式断路器（壳架等级电流160A，Icu380、50kA,Ics380V、35kA）不能选用， 理由是它的Ics仅35kA，小于线路预期电流38.5kA。这是一种误解。该型号断路器使用于支路，即 使通过支路的短路电流为38.5kA，但此断路器的Icu大于50kA，完全可以胜任。因此判断塑壳式断 路器能否胜任某一线路保护开关，是看它的Icu能否大于线路的预期短路电流。而它的Ics即使小一 点，也无碍于它的作用的发挥。因为短路事故多种多样，例如两相短路（其短路电流为三相短路 值的二分之根号三），或者离电源较远的地方，如50m、100m，即使是三相短路，由于阻抗的原 因，三相短路时，事故电流大约是50% - 60%的三项最大预期值。
• 断路器的额定极限和额定运行短路分断能力分析
用户在设计、选择低压断路器的短路分断能力时，应遵循的基本原则是：断路器的额定短路分断能 力线路可能出现（预期）的短路电流。 国际电工委员会IEC947-2和我国等效采用IEC的GB14048.2《低压开关设备和控制设备低压断路器》 标准规定的短路分断能力有两种：额定极限短路分段能力Icu和额定运行短路分段能力Ics。 1、定义：额定极限短路分段能力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 电流能力的分段能力；额定运行短路分段能力Ics为按规定的试验程序所规定条件，包括断路器继 续承载其额定电流能力的分段能力。 Icu的试验程序为o t co, Ics的试验程序为o t co t co。Ics比Icu的试验程序多了一次 co。经过试验程序， 能完全分断，熄灭电弧，并无超出规定的损伤，被认为Icu试验通过，而Ics的合格标准，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，Ics试验条件更苛 严。 2、Icu和Ics的关系：Icu和Ics的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， IEC947-2和GB14048.2确定的Ics有4个或3个值，分别是25%、50%、 75%和100%Icu（对A类断路器，即塑料外壳式），或50%、75%和100%Icu（对B类断路器，即万能 外壳式或称框架式）。断路器制造厂确定其产品的Ics值，凡符合上面标准规定的Icu百分值都是有 效的、合格的产品。 万能式断路器的绝大部分（不是所有规定）都是有过载长延时、短路短延时和短路瞬动的三段保 护功能，能实现选择性保护。因此大多数主干线（包括变压器的出线端）都采用它作主（保护） 开关，而塑壳式断路器一般不具备短路短延时功能（仅有过载长延时和短路瞬动的二段保护功 能），不能作选择性保护，他们只能使用于支路。 由于使用（适用）的情况不同，IEC92《船舶电气》标准建议：具有三段保护的万能式断路器，偏 重于它的Ics，而大量使用于分支线路的塑壳式断路器，应确保它有足够的Icu。原因：主干线切除 故障电流后更换新断路器要慎重，主干线停电时间较久要影响一大片用户的用电，所以发生短路 故障时要有2个co，并且还要求继续承载一段时间的额定电流；而使用于支路的仅有二段保护的 断路器，在经过极限短路的分断和再次的接通分断后，已完成其使命，已不再承载额定电流，可 以更换新的（更换时停电的区域仅限于支路，因此影响较小），而它的Ics就可以小于极限短路电 流。Ics在两类断路器上规定值也有所不同，塑壳式最小允许的Ics是25%Icu，而万能式的Ics最小是 50%Icu。Ics=Icu的断路器是很少的，即使是万能式，也很少有Ics=100%Icu【有一种采
•Hale Waihona Puke Baidu
断路器的额定短时耐受电流能力Icw和额定短路合闸能力（峰值）Icm
1、定义： 热稳定电流是老的称呼，现称额定短时耐受电流（IK）：在规定的使用和性能条件下，在规定的短时 间内，开关设备和控制设备在合闸位置能够承载的电流的有效值。额定短时耐受电流的标准值应 当从GB762中规定的R10系列中选取，并应该等于开关设备和控制设备的短路额定值。注：R10系 列包括数字1,1.25,1.6,2,2.5,3.15,4,5,6.3,8及其与10n的乘积。 动稳定电流是老的称呼，现称额定峰值耐受电流（IP）：在规定的使用和性能条件下，开关设备和控 制设备在合闸位置能够承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值。 额定峰值耐受电流应该等于2.5倍额定短时耐受电流。注：按照系统的特性，可能需要高于2.5倍额定 短时耐受电流的数值。 额定短路持续时间（tk）8]：开关设备和控制设备在合闸位置能承载额定短时耐受电流的时间间隔。 额定短路持续时间的标准值为2s。如果需要，可以选取小于或大于2s的值。推荐值为0.5s，1s,3s 和4s。 2、根据额定短时耐受电流来确定导体横截面积：GB3906[附录D]中公式：S=I/a √(t/Δθ)。式中：I为额 定短时耐受电流；a为材质系数，铜为13，铝为8.5；t为额定短路持续时间； Δθ为温升（K），对 于裸导体一般取180K，对于4S持续时间取215K。 则：25KA/4S系统铜母线最小截面积S=（25/13）* √4/215=260mm² 31.5KA/4S系统铜母线最小截面积S=（31.5/13）* √4/215=330mm² 40KA/4S系统铜母线最小截面积S=（40/13）* √4/215=420mm² 63KA/4S系统铜母线最小截面积S=（63/13）* √4/215=660mm² 80KA/4S系统铜母线最小截面积S=（80/13）* √4/215=840mm² 接地母线按系统额定短时耐受电流的86.7%考虑： 25KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=260*86.7%=225mm² 31.5KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=3300*86.7%=287mm² 40KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=420*86.7%=370mm² 63KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=660*86.7%=580mm² 80KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=840*86.7%=730mm²
就是说：1、母线厚度相对时： 当KYN28-12型产品选用TMY100*10距离1400以内可不加支撑，超过1400必须加支撑； 当KYN28-12型产品选用TMY80*8距离1200以内可不加支撑，超过1200必须加支撑； 2、母线宽度相对时： 当KYN28-12型产品选用TMY100*10距离700以内可不加支撑，超过700必须加支撑； 当KYN28-12型产品选用TMY80*8距离500以内可不加支撑，超过500必须加支撑；