断路器的额定极限和额定运行短路分断能力

一、断路器的额定极限和额定运行短路分断能力

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³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；额定极限短路分断能力Icu和额定运行短路分断能力Ics。

1. Icu和Ics的定义

分别定义如下：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断能力；Ics为按规定的试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。

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。经过程序试验，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（不是所有规格）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），不能作选择性保护，它们只能使用于支路。

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。笔者对此的理解是：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供电，所以发生短路故障时要求有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，在经过极限短路电流的分断和再次的接通分断后，已完成其使命，它不再承载额定电流，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。

3. Icu和Ics的选用

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，作保护用的断路器额定短路分断能力应是³40kA，若选DW15 - 2500Y的2500A或DW45 - 3200的2500A作主开关是能胜任的。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应达到380V、40kA。

有文章断定某一新型塑壳式断路器（壳架等级电流160A，Icu380V、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Icu大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%的三相最大预期值。

二、请各位指教，额定短路接通能力主要是考核一个什么指标？一般在选择时也不经常涉及

以下是对《请各位指教，额定短路接通能力》的回复：

断路器，主要用于对电路出现短路电流的保护，当电路中出现短路时，立即断开电路，保护负载的安全。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(Icn)：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(Icn)：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(Icn)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Icn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Icn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Ics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Ics可以是Ics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Ics可以是Ics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，Ics是Icu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