施耐德2010年培训讲义04开关的选择性、限流和级联技术介绍

级联的原理
● 原理：上一级的断路器对短路电流相当于一阻挡物。 因而允许下级断路器的分断能力可低于预期短路电流。
● 级联的原理在 GB14048.2, 附录A中被称为后备保护 ● 级联只能由实验室试验来检验，并且可能的组合只能 由断路器制造商来规定
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●上级是MT框架式断路器，下级是NSX塑壳断路器 ●NSX和<=40A的微型断路器之间满足完全选择性 ●上下级断路器的In、Ir、Isd之间是2.5倍的关系 ●施耐德提供的《NSX应用指南》上罗列的完全选择性关系
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选择性表
12
完全的时间选择性
● 具有很强电动力承受能力的断路 器(Masterpact 断路器)
T(s)
Icw = Icu = Ics
短路保护设备 之间的动作时间差
● 在下级断路器分断能力以下，延 时可以保证完全选择性
t2
t1
I(A)
短路分断能力 Icu/Ics = Icw
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逻辑选择性
● 通过区域选择性联锁(ZSI)
ZSI
● 安装在 B 的保护系统检测 并传送信号给 A ; ● 安装在 A 的保护系统接收 B的信号.
A
B
ZSI
断路器B 消除故障 断路器A 保持闭合
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NSX断路器的限流特性
● 限制尖峰电流（ kA 峰值） ● 这是通过断路器预期电流的 一部分。断路器性能越好限 制电流值越低. ● 限制通过能量i2dt ● 通过断路器的能量: ● 尖峰电流 ● 分断时间
tps Ip
E41126
Î
t
I
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第四章
开关的选择性、限流和级联技术介绍
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限流断路器 ●为什么要限制短路电流：
● 限流断路器能明显地将装置中短路电流产生的不良效应减小 ● 降低电缆的发热，而延长电缆的寿命
● 降低电动力，因而能使电气触头的变形或损坏减轻 ● 对邻近电路的测量设备的影响减小 ● 这一级联技术为下方侧的电器使用低的额定值，而使设备、外壳和设计获 得很大的节约
E41131
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4
Compact NSX采用的限流技术
Reflex 能量脱扣机构 ● 独立. ● 快速分断 ● 从压力产生1
E37954
ms, ● 完全分断时间2 ms. ● 斥力产生阈值 = 25 In
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开关的选择性和级联性能的物理基础是开关的触头结构
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Compact NSX采用的限流技术
分断单元结构
● 触头表面的组成; ● 触头的重量; ● 触头的厚度; ● 触头的压力; ● 开孔; ● 磁屏蔽 U; ● 气体产生部分; ● 注入或压挤聚酯外壳
A2s
10 ms
10 7
上级断路器的 不脱扣能量曲 线
10 6
部分选择性
10 5
下级断路器的 限流曲线
10 4
10 3
Is 10 2 .1 1 10 100 150
I(kA eff)
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NSX开关满足自然选择性的条件
灭弧栅 气体 产生部分 旋转触头 封闭 小室 气体 产生部分 灭弧栅 磁屏蔽 U 静触头
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E47952
静触头
3
Compact NSX采用的限流技术
旋转触头的优点 ● 小而轻的触头可以尽早斥开, 快速分断; ● 旋转: ● 双斥力, ● 双灭弧栅, ● 低阻力 ● “快速” 并且 “ 高效".
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ZSI区域选择性连锁
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什么是级联
●级联是利用断路器的限流技术，在下级给定点允许安装低分断能 力的断路器，因而降低成本
无级联
CB1
有级联
CB2
Icu < Isc
Icu < Isc
下级断路器使用低分断能力值
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i2 dt
I2t
下级断路器的 限流曲线
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I
上级断路器的不脱 扣能量曲线.
I
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能量选择性的极限
● I < Is ● 下级断路器限流后的能量小 于上级断路器脱扣的最小能 量: 具有选择性. ● I > Is ● 下级断路器限流后的能量超 过上级断路器脱扣的最小能 量: 不具有选择性
6
NSX断路器的限流特性
峰值限流曲线
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NSX断路器的限流特性
热应力限制曲线
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选择性的定义
● 无论什么故障条件: ● 过载, ● 短路 ● 绝缘故障;
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级联表
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级联和增强的选择性
A2s
E41148
A
B B helped by A
I
两个断路器的限流特性可以把下级断路器的分断 能力提升
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CB1
CB2
只有CB2 脱扣
● 只能由最靠近故障点的上级断路器 脱扣。 ● 非故障回路保持闭合，持续供电
其他出线回路的供 电不受影响
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各种选择性技术
● 电流选择性: ● 基于保护设备电流设定值的不同; ● 时间选择性: ● 基于保护响应时间设定值的不同; ● 逻辑选择性: ● 根据故障位置，紧靠故障的上级断路器： ●故障检测； ●向其上级断路器发送不脱扣信号. ● 能量选择性： ● 此原理基于保护设备特殊限流能力和灵敏反映断路器中短路所产生的能量 的脱扣。当两个断路器检测到大电流时，下级断路器限流非常快，上级断 路器产生的能量不足以使其脱扣
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电流选择性
100百度文库 A
100 A
选择性区间
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时间选择性
(B类断路器)
保护延时时间不同
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级联增强的选择性
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级联和增强的选择性表
50 / 50
由级联增强的 分断能力(kA) 由级联增强的选 择性极限(kA)
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26
13
能量选择性
A2s 20 ms 10 ms
10 7
10 6
10
5
10 4
10 3
10 2 .1 1 10 100 150 kA eff
脱扣曲线
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不脱扣能量曲线
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能量选择性
● IEC60947-2 定义了计算选择性的方法:比较运行曲线的能量