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

时间：2023-03-18作者：佚名

　　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0—t(线上)C0 (“0”为分断，t 为间歇时间，一般为3min，“C0”表示接通后立即分断)。试检后要验证脱扣特性和工频耐压。
　　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0—t（线上）C0—t (线上)C0。　　短时耐受电流(Icw),是指在一定的电压、短路电流、功率因数下，忍受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，通常Icw的最小值是：当In≤2500A时，它为12In或5kA，而In＞2500A时，它为30kA( DW45_2000的Icw为 400V、50kA，DW45_3200的Icw为400V、65kA)。
　　运行短路分断能力的试验条件极为苛刻(一次分断、二次通断)，由于试后它还要继续承载额定电流(其次数为寿命数的5%)，因此它不单要验证脱扣特性、工频耐压，还要验证温升。 IEC947_2(以及1997新版IEC60947_2)和我国国家标准GB140482规定，Ics可以是极限短路分断能力Icu数值的25%、50%、75%和100%(B类断路器为50%、75%和 100%，B类无25%是鉴于它多数是用于主干线保护之故)。
　　上文提到的选择断路器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。
　　无论A类或B类断路器，它们的运行短路分断能力绝大多数是小于它的极限短路分断能力Icu的。
　　A类：DZ20系列Ics＝50%～77%Icu，CM1系列Ics＝58%～7 2%Icu，TM30系列Ics＝50%～75%Icu，(个别产品Ics＝Icu)。
　　B类：DW15系列Ics＝60%左右的Icu，(个别的如630AIcs＝Icu，但短路分断能力仅400V时30kA)，DW45系列Ics＝62.5%～80%Icu。
　　不管是A类或B类断路器，只要它的Ics符合IEC947_2(或GB14048.2)标准规定的 Icu百分比值都是合格产品。
　　用户在设计选用时只要符合断路器的极限短路分断能力≥线路预期短路电流就能满足要求了，对线路本身来说，例如上面举例的变压器容量为1600kVA的线路，可能出现的短路电流约为43kA,它是仅计算离变压器距离为5m，且把刀开关、互感器和断路器的内阻均看成零来计算的(短路电流因此比实际情况偏大)。这种短路的机率极小。在选用断路器时，只要它的极限短路分断能力＞43kA，譬如50kA就足够了。经过“0”一次、“C0”一次就完成了它的使命，必须更换新的断路器，而运行短路分断能力，例如为50%的Icu，也达到25kA ，它既可以实现一次分断，二次通断(在25kA短路电流时)故障电流然后还要承载其额定电流，任务是非常艰巨的。有些使用者认定要按断路器的运行短路分断能力(Ics)≥ 线路预期短路电流来设计，其实是一种误解，也是不必要的。
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

　　有些制造厂的样本里宣传，它的产品Ics=Icu，如确实，说明它的I cu指标有裕度，如不确实，说明它有水份，不可全信，而且Ics=Icu的断路器，其售价要高很多，不合算。
　　国外几十年来盛行一种级联(cascade)保护(也称后备保护)，如图2所选QF2断路器的极限短路分断能力小于其线路的预期短路分断能力(例如线路额定电流为250A，而预期短路电流为5 0kA)，则QF2选择的是HSM1_250S断路器(Icu为400V、35kA)，当F处出现线路短路(短路电流达50kA)时，由QF1(设QF1处的额定电流为400A，QF1选HSM1_400H，其Icu为400V、65kA)和QF2一起分断，QF2仅承受一部分短路电流的分断，其余部分由QF1承担)，而对QF2处线路绝大部分小于35kA的故障电流，就由QF2来承担。这种级联保护也有一定的条件，譬如邻近的支路不是重要负载(因为一旦QF1跳闸QF3回路也停电)，同时QF1的瞬动整定值与QF2的瞬定值也要协调等，这种级联保护主要目的也是为了节约投资。
　　应提到的是，所有断路器的短路分断能力(无论是Icu还是Ics)都是周期分量有效值。在短路试验中的“C0”的C(close接通)的电流是峰值电流Ich。在试验站进行短路分断试验时，电压、短路电流(有效值)和功率因数(cos)已调整好，它的接通电流也就被确定了。接通电流试验(“C”试验)，是以峰值电流来考核触头和其他导电体承受的电动斥力和热稳定性的能力，有什么样的有效值电流(分断电流)，在其相应的功率因数下，便有什么样的峰值电流，使用者毋须去考虑峰值电流这个参数。
为帮助使用者了解，现将峰值电流与周期分量有效值电流列于表4。
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