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断路器基本概念


断路器基本概念
1. 什么是限流断路器,类型有哪些? 所谓限流断路器,是指其分断时间短到足以使电流尚未达到预期峰值前即被分断的断路器。 这种断路器大致可分为以下四种类型: 由限流熔断器和通用型断路器组合而成的限流断路器; 由自复式熔断器和通用型断路器组合而成的限流断路器; 由金属限流线 (一种电阻温度系数值很大的铁基合金线) 和通用型断路器组合而成的限流断 路器; 电动

斥力式限流断路器,这种断路器利用短路电流通过触头回路时所产生的巨大电动斥力, 在预期短路电流达到峰值前就断开电路。 目前,使用最多的是电动斥力式限流断路器。 2. 什么叫做过载?什么叫做低电压或电压过低? 所谓过载, 就是实际负荷电流大于线路或设备的额定电流。 过载会造成线路和设备的温度过 高、绝缘加速老化、使用寿命缩短。如果长时间过载,会造成设备损坏,甚至引起火灾和爆 炸等重大事故。 所谓低电压或电压过低,就是线路电压低于设备额定电压。电气设备长时间低电压运行,不 仅使供电线路的电能损失增加, 照明灯光暗淡或不能点燃, 电机的出力和效率降低或不能起 动而且也会引起过电流而造成电机过热甚至烧毁。 3. 当断路器和接触器、热继电器配合时,三者额定电流的大小关系如何? Ie1(热继电器)<Ie2(断路器)<Ie3(接触器) 4. 负荷开关和隔离刀闸的主要功能区别是什么? 二者都是一种隔离器。 负荷开关带有灭弧装置, 可以带负荷分断回路的正常电流, 在规定时间内能承载一定的短路 电流 Icw。 而隔离刀闸没有灭弧装置,仅能分断很小的回路电流,只起电源隔离作用。 5. 如何理解断路器的极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受电流? 极限短路分断能力(Icu) ,是指在一定的试验参数(电压、短路电流、功率因数)条件下, 经一定的试验程序,能够接通、分断的短路电流,经此通断后,不再继续承载其额定电流的 分断能力。它的试验程序为 O—t—CO, “O”为分断, “t”为间歇时间,一般为 3min, “CO” 表示接通后立即分断。 运行短路分断能力(Ics) ,是指在一定的试验参数(电压、短路电流和功率因数)条件下, 经一定的试验程序,能够接通、分断的短路电流,经此通断后,还要继续承载其额定电流的 分断能力,它的试验程序为 O—t—CO— t—CO, “O”为分断, “t”为间歇时间,一般为 3min, “CO”表示接通后立即分断。 短时耐受电流(Icw) ,是指在一定的电压、短路电流、功率因数下,耐受 0.05、0.1、0.25、 0.5 或 1s 而断路器不允许脱扣的能力,Icw 是在短延时脱扣时,对断路器的电动稳定性和热 稳定性的考核指标,它是针对 B 类断路器的。

在选择断路器时依据的一个重要原则是断路器的短路分断能力≥线路的预期短路电流, 这个 断路器的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力。 6. 断路器的额定绝缘电压是如何规定的? 电器的额定绝缘电压与介电性能试验电压、 爬电距离等有关, 在任何情况下额定工作电压 的最大值不应超过额定绝缘电压值。 GB14048.1-93 中, 若电器没有明确规定额定绝缘电压, 则规定工作电压的最大值可认为是其额定绝缘电压。 7. 什么是断路器的分断时间? 分断时间=燃弧时间+断开时间 断开时间:从断开操作开始瞬间到所有极的弧触头都分开瞬间为止的时间间隔。 燃弧时间:从第一个电弧产生的瞬间起到所有极电弧最终熄灭的瞬间止的时间间隔。 分断时间:从机械开关电器的断开瞬间开始时起,到燃弧时间结束瞬间止的时间间隔。 8. 电动机保护中有 1 类配合,2 类配合的概念,是如何定义的? 根据 IEC/EN60947-4-1 规定: 缺乏配合:操作者需要承担很大风险,同时也可能对设备造成损伤。 1 类配合:操作者无风险,这是最常用的标准解决方案,短路情况下,允许起动设备损毁, 但不允许电控柜以外的设备受损。发生故障重新起动前,需要修复电机起动设备。 2 类配合:短路情况下,操作者无风险,不允许电控柜以外的设备受损。允许接触器触点在 轻易分开的情况下轻微的熔焊。 全面配合:高性能解决方案。短路情况下,操作者和设备无风险,起动器触点本身也不允许 有熔焊。无需特殊防范,立即重新启动。 9. 限流特性的意义是什么?如何选择? 限流特性的本质在于快速分段在未达到预期最大短路电流前分断电路, 从而限制预期热应 力。 这个功能对于给定电缆热应力限制选择保护具有重要意义。 通过查找开关产品的限流曲 线以及电缆最大允许热应力表,选择开关限制的热应力小于电缆最大允许的热应力。 10. 主要的国际标准及认证有哪些?缩写以及名称分别表示什么? IEC:国际电工委员会标准 CE:欧洲标准 UL:美国保险商实验室标准 NEMA:美国电气制造商协会标准 ANSI:美国国家标准 VDE:德国电气工程师协会标准 DIN:德国工业标准 NF:法国标准 JIS:日本工业标准 BS:英国标准 ASTM:美国材料与实验协会标准 AFNOR:法国标准化协会标准 11. 主要的船级社认证有哪些?缩写及名称分别是什么? 美国船级社(ABS) 、法国船级社(BV) 、挪威船级社(DNV) 、德国劳氏船级社(GL) 、 英国劳氏船级社(LR) 、日本海事协会 (NK) 、意大利船级社(RINA) 、俄罗斯海船登记 局(RS) 、波兰船舶登记局 (PRS) 、中国船级社(CCS) 、韩国船级社(KR) 。 12. 对于 Icu 和 Ics 的正确认识:是不是 Ics=100%Icu 就是最好? 具有三段保护的框架断路器偏重于它的运行短路电流分断能力值, 而大量使用在分支回路

的塑壳断路器要确保其具有足够大的极限短路电流分断能力值。 对此的正确理解是: 主干线 切除故障电流后,主干线的停电会影响一大片用户, 所以发生短路故障时要求其能够承受 至少连续两次分、合闸,而且要求主干线的断路器能够承载一段时间的短路电流耐受能力。 这样的要求是为了确保大范围停电的局面所产生的后果能够被控制在最小的程度。 而在支路 上,分断短路电流后,即使停电,其影响也不大,不一定要求其连续分、合闸。因此在这种 情况下,Ics 并不一定是衡量其保护能力的标准。所以两种位置的断路器对 Ics 占 Icu 的百分 比的要求是不一样的。一般情况下,框架式断路器最小允许 Ics=50% Icu,而塑壳式断路器 最小允许 Ics=25% Icu.。综上所述,断路器应用的设计人员选择断路器时以断路器的运行短 路分断能力作为判断某种断路器是否合格的认识是一种误解。 13. GB10963《家用及类似场所用过电流保护断路器》中,额定极限短路分断能力 Icn 与额 定运行短路分断能力 Ics 的关系?

额定极限短路分断能力与额定运行短路分断能力的比值系数 K 14. 断路器的额定短时耐受电流 IEC 标准是如何规定的? 有的断路器没有标注短时耐受电流值,根据 GB14048.2 的规定: In<=2500A In>2500A 12In 或者 5KA,取较大者 30KA

15. 如何根据已知的断路器的分断能力推算出短路峰值? 最大预期短路电流峰值通常用来衡量断路器的短路接通能力, 是指在规定的电压、 额定频率 以及一定的功率因数(或时间常数)下断路器能够接通的最大短路电流值。其数值通常由具 体产品标准或制造厂规定。 额定极限分断能力是断路器在规定的试验电压及其他规定的条件下的极限短路分断电流值, 它可以用预期短路电流来表示(交流情况下是短路电流周期分量有效值)。 GB14048.2 条款 5.3.5 中针对不同分断能力下的短路接通能力有对应的表格。 此外也可以根据无限大容量系统短路电流中峰值与有效值的关系特性公式, 推算出峰值电流 值:

Ish: 最大预期短路电流峰值

Ip: 短路电流周期分量有效值 Ksh:冲击系数,高中压系统 Ksh=1.8;低压系统 Ksh=1.3 16. 什么是额定短路接通能力?我们产品的短路接通能力是多少? 根据国标 GB14048.2 中短路特性中规定:额定短路接通能力是由具体产品标准或制造厂规 定的,在规定的电压、额定频率以及一定的功率因素(或时间常数)下断路器能够接通的电 流值,用最大预期电流峰值表示。 对于交流断路器的额定短路接通能力,应不小于下表所列额定短路分断能力和系数 N 的乘 积。 对于直流, 假定稳态短路电流是常数, 断路器的额定短路接通能力应不小于额定短路分断能 力。 额定短路接通能力就是断路器在相应于电源电压为额定工作电压的 105%时能够接通的电 流。 额定短路分断能力(Icn)应采用 Icu ,Ics 表示。

17. 低压开关设备按污染等级可分为几类?分别表示什么含义? 分为 4 个污染等级, 其含义为: 污染等级 1 :无污染或仅有干燥的非导电性的污染。 污染等级 2 :一般情况仅有非导电性污染,但是必须考虑到偶然由于凝露造成短暂的导电 性。 污染等级 3 :有导电性污染,或由于预期的凝露使干燥的非导电性污染变为导电性的。 污染等级 4 :造成持久性的导电性污染,例如由于导电尘埃或雨雪所造成的污染。 18. 我们的产品所符合的抗湿热性 2 类(温度 55℃时,相对湿度 95%)是什么意思?相关 的实验标准是什么? 国家标准要求电气应具有适应在正常条件中发生的适度作用的能力, 因此应验证适应湿热 环境的能力。 相关试验分为下述两种。 当不考虑电气表面凝露和呼吸作用时选用恒定湿热试

验 I(实验条件为 40℃±2℃,相对湿度 90%~95%,优先 4 昼夜试验严酷等级) ;当考虑凝 露主要受潮机理及呼吸作用时应采用交变湿热试验 II(高温温度 55℃,周期 2 昼夜,相对 湿度 90%~95%) 。 试验预备条件应满足: 1.出线口或敲落口打开;2.可拆卸部分应与主部件一起承受试验;3. 试验前室温条件下存放不小于 4 小时。试验结束条件应满足:1.工频耐压试验(2U+1000V) 无绝缘击穿闪洛现象;2.外观检查无影响继续使用的变化。我们的低压产品如 C65 预期使用 环境温度(不考虑高温降容使用)上限高于 40℃而不超过 55℃所以采用交变湿热试验 II, 即满足温度 55℃时,相对湿度 95%。 19. 常常有些电气设备会标注有 I 类及 II 类绝缘,这表示什么意思,具体都要那些分类? 关于设备的绝缘防护等级划分,标准里都有明确的说明,具体如下表:

20. GB10963 与 GB14048.2(即 IEC60898 与 IEC60947.2)使用范围的差异? 比较对象 使用范围 使用对象 额定电压 额定电流 过电压类别 污染等级 短路分断能力 过电流保护特性 GB 10963 家用及类似用途电流 非专业人员使用,无需维修 440V 及以下 125A 及以下 III 2 25000A 及以下 建筑物线路设施保护特性 GB14048.2 配电装置用断路器 专业人员使用,可维修 交流 1000V 直流 1500V 及以下 任何额定电流 III, IV 3 任何短路分断能力 配电线路保护特性

21. IEC60947-2 中过电流脱扣器过载情况下的脱扣反时限动作的约定值? 所有相极通电 约定时间(小时) 约定不脱扣电流 1.05 倍整定电流 约定脱扣电流 1.30 倍整定电流 2 1

当 In<=63A 时 22. 对各类线路的绝缘电阻值有何具体要求?

不同线路对绝缘电阻有不同要求。一般来说,高压比低压的的要求高,新设备比老设备的要 求高,室外的比室内的要求高,移动的比固定的要求高。 一般低压电力线路和照明线路,要求绝缘电阻不低于 0.5 兆欧。 高压架空电力线路,要求每个绝缘子的绝缘电阻不低于 300 兆欧。 新装、大修和更换二次接线时,二次回路的每一支路和操作机构和电源回路,其绝缘电阻均 不应低于 1 兆欧。在潮湿环境中可降至 0.5 兆欧。 运行中的 6~10 千伏电缆线路,其绝缘电阻不应低于 400~1000 兆欧(干燥季节取较大值, 潮湿季节取较小值) ;35 千伏电缆线路的绝缘电阻应不低于 600~1500 兆欧 23. IK 机械冲击防护等级的含义,Kaedra 防水配电箱的 IK 等级? 标准 EN 50102 定义了抵抗机械冲击的防护等级,由字母 IK 后跟着一个数字组成。下表 对应编号,以焦耳单位给出冲击值。 IK 编号 00 01 02 03 04 05 冲击能量 不受保护 0.15 焦耳 0.2 焦耳 0.35 焦耳 0.5 焦耳 0.7 焦耳 IK 编号 06 07 08 09 10 冲击能量 1 焦耳 2 焦耳 5 焦耳 10 焦耳 20 焦耳

Kaedra 防水配电箱机械冲击防护等级为 IK09,可耐受 10 焦耳能量冲击。 24. 直流电路时间常数的含义? 直流回路时间常数表征电流上升的过渡过程的参数。如果稳态直流电流为 Id,则电流上升 至 0.632Id 时的时间为直流电路的时间常数。

时间常数越小,电流越快达到稳态。对于相等的稳态电流,时间常数越大,电弧能量越大, 电流越难分断。时间常数依据系统情况而定。


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