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KYN450:断路器分断时间
来源: | 作者:vnigear | 发布时间: 2022-02-17 | 1099 次浏览 | 分享到:
关于金属封闭开关设备中使用的断路器的额定分断时间,美标ANSI/IEEEC37.04 将断路器表征为不同的分断时间等级,例如三周期(60Hz,16.66*3=50ms)、五周期(83.33ms)和八周期(133.33ms)。这些等级总是相当粗略的近似值,因为它们没有考虑生产的变化,还因为在某些条件下额定开断时间可能超过 50%。此外,稍微超过一个等级的断路器将落入下一个更高(更长)的等级,给人的印象是性能发生了根本性的变化,而这并不能反映现实。因此,有必要确定一些与讨论三周期与五周期断路器有关的事实。

IEC标准不同于ANSI 标准,不采用三周期和五周期等级,也没有给出与特定分断时间相关的“触头断开时间”的假设值。取而代之的是,额定分断时间现在以绝对时间(以毫秒为单位)表示。

     关于金属封闭开关设备中使用的断路器的额定分断时间,美标ANSI/IEEEC37.04 将断路器表征为不同的分断时间等级,例如三周期(60Hz,16.66*3=50ms)、五周期(83.33ms)和八周期(133.33ms)。这些等级总是相当粗略的近似值,因为它们没有考虑生产的变化,还因为在某些条件下额定开断时间可能超过 50%。此外,稍微超过一个等级的断路器将落入下一个更高(更长)的等级,给人的印象是性能发生了根本性的变化,而这并不能反映现实。因此,有必要确定一些与讨论三周期与五周期断路器有关的事实。

IEC标准不同于ANSI 标准,不采用三周期和五周期等级,也没有给出与特定分断时间相关的“触头断开时间”的假设值。取而代之的是,额定分断时间现在以绝对时间(以毫秒为单位)表示。

     ANSI/IEEE C37.04-1999 第 5.6 条将“额定断路时间”定义为“在额定控制电压和额定工作压力下机械操作跳闸电路通电到断路主回路所有极的电流分断之间的最大允许间隔。”这个定义清楚地表明,评级必须考虑所有变量的“最坏情况”条件。因此,它必须考虑在最繁重的条件下最长的电弧持续时间。同样重要的是,它必须考虑最长的分闸时间(包括最坏情况下的生产变化)。

      对于断路器,平均电弧时间约为 9 ms,这代表了短路测试实验室中非常大量的开断试验。在 60 Hz 测试期间,最长的电弧时间为 17 ms。在旨在探索中分断性能外部极限的测试期间,最长的电弧时间发生在具有最大偏移、不对称电流开断的试验中。根据 ANSI/IEEE C37.09-1999,试验必须探索尽可能短的电弧时间和最长的电弧时间。当触头断开恰好在电流过零之前出现时,可能出现的最长电弧时间出现在电流小回路之前。因为第一个零电流发生在几分之一毫秒内,而第二个零电流仅在很短的时间后(可能 1-2 毫秒)发生,所以直到电流主回路结束的过零电流才会发生分断。


    如前所述,这些试验的目的是让断路器暴露在最坏的情况下,以确定在这种最极端的条件下,断路器都能成功开断。在现实世界中,这种开断可能永远不会发生。当然,它们只占短路开断的百分之一的部分。

    断路器可配备多个分励脱扣线圈。正常脱扣线圈被称为第一个并联脱扣线圈,之所以如此命名,是因为它安装在断路器上脱扣线圈的第一个物理位置。该线圈设计为具有相对较低的工作电流,用于 95% 以上的所有应用。对于采用该脱扣线圈的断路器,如果基于 ANSI/IEEEC37.04 的平均分闸时间和平均电弧持续时间的额定分断时间,如断路器的分断时间为 67 ms(4.0 个周期)。然而,ANSI/IEEEC37.04 表示额定值必须基于最坏情况条件,这意味着该断路器的第一个分励脱扣线圈的实际分断时间为 82 毫秒(4.9 个周期)。生产断路器的实际分断时间范围为 67 ms(4.0 个周期)(50ms 断开时间 + 17 ms 电弧持续时间)到 82 ms(4.9 周期)(65 ms 断开时间 +17 ms 电弧持续时间),使用最坏的案例电弧持续时间。由于 ANSI/IEEE C37.06 将首选分断时间列为 83 ms(五个周期),因此断路器额定值标签表明额定分断时间为 83 ms。


    该断路器可选配第二个分励脱扣线圈,其名称表示该线圈安装在断路器的第二个物理脱扣线圈位置。该跳闸线圈通常仅在用户希望拥有冗余跳闸线圈时使用。因此,很少使用第二并联跳闸线圈。该线圈使用复杂的机械能量存储来减少操作时间,同时保持低操作电流值。对于采用这种脱扣线圈的断路器,如果基于 ANSI/IEEE C37.04 的平均分闸时间和平均电弧持续时间的额定分断时间,该断路器的分断时间为 47 ms(2.8 个周期)。然而,ANSI/IEEE C37.04 表示额定值必须基于最坏情况条件,这意味着断路器具有 62 毫秒(3.7个周期)的第二个分励脱扣线圈的实际分断时间。生产断路器的实际开断时间范围从 48 ms(2.9 个周期)(31 ms 分闸时间+ 17 ms 电弧持续时间)到 62 ms(3.7 个周期)(45 ms 分闸时间 + 17 ms 电弧持续时间),使用最坏的案例电弧持续时间。

   如前所述,ANSI/IEEE C37.06 显示的首选分断时间为 83 ms,这是断路器额定值标签上显示的额定值。对于断路器的应用,这对用户意味着什么?基本上,什么都没有。其原因与短路测试实验室中断路器的测试方式有关。当断路器进行短路性能测试时,它们的测试原理与它们的额定方式完全相反。对于额定值,断路器根据最坏情况(最长)时间进行额定。对于测试,实际测试参数是根据最坏情况下的短路条件设置的,这意味着最短的时间。


     这对断路器意味着什么?使用上面的数据,断路器被测试为最快的断路器(分闸时间最短)。短路条件是在短路实验室中设置的,以使断路器暴露于如果(对于断路器)其断开时间为 31 ms 时会发生的条件。因此,断路器被测试为好像它具有 2.9 个周期的历史分断时间。

     结果是断路器具有三周期断路器的分断能力,尽管我们必须将其评定为五周期 (83 ms) 断路器。