小型断路器分断试验众所周知-----小型断路器通断试验对于DZ47-63 C32以上的规格,做运行分断6000A 时,其产品合格率是很低的;客观上讲试验条件是相当严酷的。
从试验的结果来看主要有以下现象:1.动触头熔断2.动静触头熔焊在一起3.导弧片熔断4.灭弧罩背后击穿5.双金熔断6.操作机构熔接。
在试验波形图上的数据来看主要是:1.峰值电流过大,一般超出4000A2. 燃弧时间过长,一般超过5 ms 所以,要提高产品的合格率就要解决峰值电流过大和燃弧时间过长的问题。
要解决峰值电流过大的方案:1.提高脱扣反应速度(降低脱扣力)我们在试验中得出:脱扣力为0.4~0.55 N ,触头压力在4.5~5.5 N时比较理想( C 40 )要解决燃弧时间过长是比较复杂的:第一要作到如何避免产生过大的电弧第二如何让产生的电弧顺利的进入灭弧室第三选用品质优良的灭弧罩以达到良好的灭弧效果。
经大量的试验对比,我们发现提高通断试验的合格率与常规的动作特性试验合格率存在着一定的矛盾。
要找出这两者之间的平衡点是很关键的。
我们得出当----- 1.限制峰值电流在 3000 A 以下 2. 控制燃弧时间在3ms 以内产品合格的成功率最高。
目前我们最困难的是没有“超高速的摄像设备”无法试验比对找出理想的“引弧” “吸弧”“吹弧”“灭弧”设计工艺和机构;DZ47-63 C63产品经过我们不断改进内部结构,C63产品可以做到运行分断6000A,我们把峰值电流控制在4500 A 以下 ,燃弧时间在3ms-7ms之间,焦耳积分在68000A²S以下。
所以根据我们目前掌握的试验工艺数据来看,C63也只能做到合格率80 %左右。
真诚希望有这方面的专家来指点我们!!“PTC低压断路器限流技术”的研究1 引言传统的低压断路器,当触头分开后,通过熄灭分断过程产生的电弧来分断故障电流,所以分断过程中100%的能量由分断电弧消耗,这种方法影响了断路器分断能力的提高。
一种抑制电弧的新方法近年来受到人们的广泛关注,这就是利用一种正温度系数的材料PTC(positive temperature efficient)元件,让他与传统的低压断路器组合起来,在分断短路电流时,把分断能量中的大部分通过PTC元件转换成热能,而小部分由开断电弧承担,这样可以减轻低压断路器的负担,大幅度提高其分断能力。
早在20世纪90年代初,ABB公司首次用聚合物PTC材料与微型断路器组合作为电动机启动器用。
近年来,PTC元件与低压断路器组合以提高断路器的分断能力受到人们的重视:Brice等设计了一种应用PTC材料的固态断路器,施奈德公司提出一种应用金属PTC元件的新型单极断路器。
2 PTC简介PTC元件(热敏电阻)的电阻—温度特性是其最大特点,这种材料在温度上升到材料居里温度点时(正温度特性的起点称为居里点),其阻值会以指数形式陡然增加,从而对电路中的电流进行限制和保护。
其典型的电阻—温度特性曲线如图1示。
图1 PTC电阻—温度特性曲线有机高分子PTC 热敏电阻则采用特殊处理的聚合树脂(polymer)及分布在里面的导电粒子(carbon black)组成,具有质软、常温电阻率低等优点,现已成为PTC 材料开发研制的热点,被称为“可重复使用的保险丝”(reset-able fuse),该类产品是符合IEEE-1394 标准的解决过流保护的理想器件。
有机高分子PTC 热敏电阻在正常状态下,聚合树脂紧密地将导电粒子束缚在结晶状的结构内,构成链状导电通路,呈现低阻状态。
电路上流经PTC 热敏电阻所产生的热能小,不会改变晶体结构。
当电路发生过载或短路时,流经PTC 热敏电阻所产生的大电流产生的热量使得树脂融化,体积迅速增大,导电通路被拉断,形成高阻状态,回路电流迅速减小,达到短路或过载电流保护目的。
上述过程是可逆的,因而它适合作为“可重复使用的保险丝”这样一种限流装置。
3 国外低压断路器 PTC 限流技术的应用1999年,ABB公司向市场推出一种称为PROLIMTM(Protection Limitation)的保护限流器,它是一种导电聚合物PTC元件,专门用于和微型断路器组合,其限流方案如图2。
图2 串联PTC电阻限流断路器结构原理图技术参数如下:额定电压: Ue=400, 500V;额定电流: Ie=25, 36A;最大短路电流: Ik=50KA;最高环境温度:55℃;每相功率损耗: 3~4W;限流值:当预期电流为50KA时,限流峰值为6KA;反应时间: 0.5ms(电流50KA)与微型断路器组合后的整个分断时间: 2.5ms。
ABB公司嵌入了PTC聚合物的S620微型断路器,分断能力由6KA提高到50KA。
施奈德公司应用PTC新型断路器,其线路原理如图3所示。
它由两组触头组成,辅助触头与一PTC串联后与主触头并联。
图3 主、辅触头PTC电阻限流断路器结构原理图当发生短路时,短路磁性板结构动作,断开主触头并使主触头上的电弧熄灭。
这时电流仅能通过辅助触头和串联的PTC,PTC温度急剧上升。
由于PTC效应,PTC 限制短路电流并消耗大部分分断能量,最后由辅助触头断开电路。
4 国内低压断路器PTC限流技术的应用据了解,国内许多生产厂家目前都在关注PTC的限流技术应用,但还没有见到正式产品出现于市场。
摘要:目前我们在设计变压器低压侧出线系统时,大量采用塑壳断路器,国内外目前生产的塑壳断路器大多是能够快速开断而有限流作用的,而在配电开关的选择性配合上往往忽略了断路器或熔断器组成选择性好的保护配合。
下面本人根据自己的实践经验浅谈一下塑壳断路器在线路发生短路时的限流作用及配电开关的选择性配合。
关键词:道路照明低压断路器限流配电开关一、断路器的限流作用众所周知,电路故障为短路时,其短路电流的大小与短路发生的时间有关。
短路发生后,有一个暂态冲击短路电流。
在最严重的情况下,冲击短路电流峰值将接近于短路电流周期分量和非周期分量峰值的叠加。
短路电流从零迅速上升到峰值的时间是在短路发生后半周波(10ms)的时刻,因此断路器要起到限制短路电流和通过能量的作用,必须快速断开也就是说,在短路电流上升未达到峰值之前(10ms之内)断开。
短路电流持续时间包括三部分:一是电流上升至整定电流的时间;二是断路器的固有动作时间;三是断路器开始分断燃弧至断弧时间。
要起到限流作用一般要求断路器的固有动作时间缩短到3ms之内。
限流断路器的快速动作是利用短路电流所产生的电动力作为推动断路器触头快速动作的力。
断路器固有动作时间后即触头斥开后(此时断路器并未完全断开)电弧即出现,利用电弧电阻的迅速增加限制短路电流的上升至断弧。
全部断开时间一般为10ms左右。
目前国内外生产的塑壳断路器常说明其产品有限流能力,但限流能力应有具体指标,只有运用这些指标,通过设计的实际计算,才能在工程中具体使用,限流性能一般可用下述两个指标予以衡量。
①用分断时的最大通过电流值与预期短路电流峰值相比较来说明短路电流被抑制到什么程度。
②用分断时的最大通过能量与预期短路电流同时通过的能量相比较来说明短路能量被抑制到什么程度,这两个指标一般都用表格曲线来表示(略)。
二、配电断路器选择性保护的重要性和实际解决方案断路器保护动作的选择性是十分重要的,断路器分为A、B两类:A类为非选择型,B类为选择型。
设计中除变压器出线断路器外常用的是A类断路器,以下简称(断路器)。
在设计中线路保护全部采用断路器,断路器之间的动作是非选择性的,如果不采取措施是很难实现断路器保护选择性的。
当发生短路故障时串联安装的断路器上、下级都会动作于跳闸或越级跳闸,此时的越级跳闸可能是下级断路器故障拒动,或者是由于制造上的离散性而产生的,同时也是断路器构造上的缺陷之一。
对于断路器当采用放大级数的作法来达到有选择性作法时,即无法保证达到选择性的配合又会造成较大的浪费。
如果采用熔断器和断路器组合的方法会起到较好的保护配合效果。
即在变压器的出线处保护采用B类断路器(智能型)而变电所低压配电屏出线处保护采用熔断器进行线路保护而在配电箱内根据不同的被保护用电设备的类型选用断路器或熔断器组成选择性好的保护配合,提高选择性。
有些设计人员在设计、使用中仅认为选用断路器才是正确的、先进的,选用了熔断器就是落后的,殊不知全部采用断路器作保护,将造成无选择保护措施在现实中运行,危险隐患非常大,应当引起设计者重视。
由于断路器的选择比较方便,制商给出了选择的表格,设计者选择比较普遍,而对于采用熔断器、断路器的保护动作曲线进行比对才能确定好整定值、熔断器的基础依据,需要引起我们重视,准确计算用户短路电流,确定保护电流的短路分断能力,接近实际的预期短路电流值,不必选择过高短路分断能力的保护电器,来减少不必要资金浪费。
三、选择性配合保护和后备保护在同一机构中的实现首先要明确保护、后备保护的定义,在配电系统中的串联保护电器,就存在保护电器分为上,下级位置的配备,当下级保护电器发生过载,短路,单相接地等故障时,发生拒动的情况,上级保护电器要动作,保护发生故障线路的安全。
所谓选择性配合保护,简单说就是在下一级保护电器的保护范围内发生短路,过电流故障时应该由该保护电器动作,上一级保护电器不动作,而当该保护电器拒动时,上一级保护电器才动作,要分范围和有先后次序要求。
一般情况下,保护电器安装在被保护线路首端,到配电箱处未端出线再装设保护电器,首端的保护电器就是配电箱末端保护电器的后备保护,也就是说上级断路器就是下一级短路器的后备保护。
因此在进行配电设计时要根据项目的不同情况来考虑配电方案,应做到考虑周到,优化简化配电系统的保护装置,提高系统的可靠性,杜绝危险隐患,这也是我们工作宗旨。