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摘要:对成套产品设计以及中低压断路器性能进行分析,主要对断路器载流量、保护性能、短路特性进行阐述。基于相关实例,分析断路器载流量因素,为成套产品设计及应用中低压断路器提供依据。
关键词:断路器;载流量;保护性能
引言
随着对断路器及其成套设备研究的深入,其应用呈现智能化的特点,被广泛地应用到通信领域中。作为成套设备的核心器件,制造地区断路器的企业,并没有提供详细的技术数据,如温升、功耗参数,同时部分设计人员缺乏经验和能力,没有充分认识断路器的保护性能,使得这一器件的应用达不到预期目标。为了保证中低压断路器在成套产品的应用,需要全面了解该器件的各项性能影响因素。
1影响低压断路器性能的因素
所谓载流量是断路器允许通过的最大电流,也被称为额定电流。当短路在特殊环境下运行,如温度过高,就需要根据实际情况调低工作电流,使断路器更好地适应高温环境。额定电流值需要调整多少,需要根据断路器产品设计以及应用的条件考虑。成套设备规定的额定电流,即主开关断路器最大工作电流,与断路器的额定电流并不一定相等。通过断路器接线端子温升,能够发现其载流量。国标中对于载流量有严格规定,即成套设备中温升限制不大于70K,由于载流量的温升限制,断路器的性能未能完全发挥出来。同时过低的载流量也会限制断路器的利用率。过高的载流量致使成套设备器件温度升高,破坏产品的绝缘[1]。断路器设置的保护性能,主要分为短时延时保护、欠电压保护等,断路器视为成套设备的核心器件,在通、断电操作中发挥作用,是保护电路安全的重要器件。因此断路器保护性能,也是判断其性能的重要参考指标,当断路器过载长延时保护,超过器件本身设置的额定电流,则会自动断开电路,限制额定电流的系数。通常成套产品应用,其载流量设置会相对降低,这是考虑到断路器过载保护性能整定值、实际载流量的关联性,避免回路过载时不能及时脱扣造成的损失。所谓短路特性,它与保护性能一样是断路器的性能和安全指标,当电路发生短路事故时,断路器能否自动断开电路,是保障整个电力系统安全的关键。所以成套产品的设计及应用是为了保证设备运行安全,要充分考虑断路器的短路特性是否符合运行环境的需求。断路器的短路特性体现在多个方面,受到安装方式、空间限制以及拉合闸容易程度等条件影响。例如,在高海拔地区断路器的短路特性会受到一些影响,由于空气稀薄使得灭弧时间延长,在运行过程中触头严重烧毁,通断能力因此降低。同样空间大小也会对短路特性造成影响,断路器断开过程会产生大量的能量,释放过程会破坏柜体结构,导致设备损坏,严重影响使用功能。因此将断路器应用到成套设备中,需要对其短路特性进行测试,确保其性能符合运行要求,防止设备损坏造成的损失。
2断路器载流量影响因素
载流量影响主要体现在电流经过导体回路产生的焦耳热,热量通过热传导、热辐射向外传递能量,部分能量被断路器或其他介质吸收,温度升高后自产热量与吸收热量保持平衡。随着断路器温升的不断提升,其运行性能不能保持稳定的状态,因此着重分析断路器载流量显得尤为重要。断路器额定电流使接线端温度超过相关限值,根据GB140482—2008中条款7.2.2.1对于环境温度的要求,需要降低断路器的承载电流,从而将接线端温度控制在合理范围内。应用在成套设备中,由于柜体空间较小,对于IP防护等级也有相应的要求,为了避免断路器运行环境温度高于限定条件,需要适当降低其载流量。对某万能式断路器进行分析,发现随着环境温度升高,同一壳架等级电流下最大的断路器会适当降容。断路器在降容后,发现环境温度对断路器载流量的影响程度较低,同时降容后载流量与额定电流比值,随环境温度升高而降低,根据不同规格断路器的测试结果,其载流量都有所降低,区别在于降低的幅度。在不同环境温度下,不同规格的断路器降容系数相对接近,在45℃时降容系数为100%,60℃降时容系数为90%。当环境温度达到50℃时,降容系数的额定电流为95%,随着环境温度升高每5K,降容系数均降低2.5%。根据测试可以判定,环境温度升高会影响断路器的载流量,不同规格的断路器降容幅度有所差异。为了更好地在成套产品中应用断路器,需要厂家提供详细的环境温度降容系数参考表,提供设备安装和应用的依据。断路器的安装方式有型式、接线,前者又可细分为抽屉式、固定式;后者可细分为前后水平、后垂直两种。同样以某万能式断路器为测试对象,在采用抽屉式的安装方式,输入/输出的电阻比固定式大,功率损耗也比固定式高。当断路器环境温度超过50℃,型式与接线两种安装方式,对于断路器载流量的影响程度有所差异。采用固定式前后水平、抽屉式垂直、抽屉式前后水平,这三种断路器安装方式,在55~60℃范围内,降容曲线表现为基本平行的趋势,随着温度每增加5K,降容系数降低2.7%。断路器安装型式不同,在不同电流规格下功率损耗有较大的差异,抽屉式比固定式大,前者的温升也比后者的高。断路器环境温度较高时,关于载流量的表现,抽屉式明显比固定式小,接线方式不一也是载流量差异的重要因素。通常塑料壳断路器有水平、垂直安装方式两种,根据国标的要求以及温升试验,断路器采用垂直安装;但在成套开关设备柜中应用,则采用水平安装。至于采用哪种安装方式,需要根据厂家提供的技术参数以及应用环境综合考虑而定[3]。影响断路器载流量除了上述因素之外,还有其他因素,如母排材质中铜的含量使得电阻率有所差异,呈现的母排导电能力也有所不同,造成母排功率的功率损耗,继而影响到断路器的温升和载流量。此外,母排表面镀银、涂黑等操作,也会影响其导电率,为防止母排氧化以及减小功率损耗,需要对母排进行涂黑,实现高效散热,将断路器温升控制在合理范围内。
3结语
断路器在成套产品中的设计及应用,需要对载流量、保护性能、短路特性进行考虑,确定技术参数后,再以合理的安装方式应用到对应环境中,保证在运行过程中保持稳定的载流量、温升等,确保断路器发挥应有作用。
参考文献
[1]高三阳.低压断路器的选择、整定、校验与应用[J].现代建筑电气,2018(10):49-53.
[2]葛世伟,王兴利,杨红艺,等.低压电器在三相四线系统“断零”保护中的应用[J].电工技术,2018(14):30-31;34.
[3]程曦,宾昭平.低压开关柜内母线短路电动力对断路器的影响[J].电器与能效管理技术,2018(13):75-80.
作者:黄震 单位:镇江大全伊顿电器有限公司