中低压配电都需要断路器,断路器不但可以分合正常的工作电流,还能够根据要求切断过载电流,以及开断和关合短路电流,也就是不同应用及可能出现的不同故障都可以切断以保护电力系统及设备的安全。
中低压断路器的作用是相同的,但由于应用在具体不同电力系统中,因此性能、结构等区别也是比较大的。
首先是电压不同,电压高低意味着绝缘以及电弧熄灭的实现方式不同,低压一般690/480伏以下,绝缘距离>20mm已经足够了,而中压从3600伏开始到72000伏,最小空气绝缘距离要求从60mm到600mm,因此对于中压就不能简单的以空气作为绝缘介质。12kV最小空气绝缘距离是125mm,早期曾经有空气绝缘的断路器,尺寸庞大。
中压断路器采用真空或六氟化硫气体作为绝缘介质,断路器断口的间距可以明显减少,如12kV真空断路器断口距离一般8-10mm,这样操动机构的能量不需要很大就可以获得较快的分合闸速度。
其次是灭弧,电弧距离大,电弧电压高,低压中由于在空气中依靠灭弧栅灭弧,电弧距离较大,虽然中压真空断路器中电弧距离短,但能量大。交流电依靠过零点熄灭电弧 ,这时需要在断路器两侧迅速恢复到系统电压,电弧熄灭瞬间有瞬态恢复电压,一般是2-3倍的额定电压,
低压断路器电流互感器/传感器与智能脱扣单元一体,中压断路器类似设计仅用于柱上断路器。
低压断路器的技术参数与中压断路器的参数对比。
1. 额定电压、额定电流、额定频率这几点是相同的;
2. 短时耐受电流Icw,这一点中低压是相同的,都是可以承受一定短路电流所造成的热效应,即热稳定。只是耐受时间低压一般是1秒,而中压一般要求3/4秒;
当然还有峰值耐受电流,以考察断路器承受短路时电动力产生的机械应力,即动稳定,低压一般是热稳定的2.2倍,即50kA对应的是110kA,而中压50Hz情况下是2.5倍,如热稳定50kA对应的动稳定值是125kA,60Hz应用下是2.6倍。
3. 短路开断电流,这个低压断路器有两个,一个是额定运行短路Ics,还有一个是额定极限短路开断电流Icu,Ics运行短路分断能力,按规定的试验程序所规定的条件,要求断路器连续承载其额定电流能力的分断能力,而Icu极限短路分断能力,按规定的试验程序所规定的条件,不要求断路器连续承载其额定电流能力的分断能力。断路器的额定运行短路能力Ics是制造商按相应的额定工作电压规定断路器在规定的条件下应能分断的运行短路分断能力值。它用预期分断电流(kA)表示,相当于额定极限短路分断能力规定的百分数中的一档并化整到最接近的整数。
4. 电寿命,低压断路器的电寿命一般是额定电流的分断次数,而中压电寿命是验证短路开断能力(中压真空断路器默认额定电流的分断次数和机械寿命一致),即可以开断短路电流的次数,有E1级/E2级,如满容量开断30次等,也有按照GB/T1984标准定义的不同短路电流开断次数组合的能力评估。
寿命试验用来验证电器在修理或更换部件之前所能完成的操作循环次数。寿命试验作为电器在批量生产条件下统计寿命的基础。
机械寿命试验时电器的主电路应无电压或电流。电寿命试验,根据有关产品标准的规定,除了主电路通以电流以外,其余和机械寿命试验相同。
5. 低压短路接通能力,指在规定的接通条件下电器能良好接通的电流值,包括开关电器接线端短路在内的接通能力。这一值在中压断路器叫做短路关合能力,即在短路情况下,断路器也能可靠的合闸,也就是说,断路器如果发现短路电流而终止合闸,拉弧等造成的危害更大,合闸后依靠Icw承受短路电流,进而根据保护原理动作开断更加安全。
6.对于时间,直接动作的低压断路器,断开时间开始的瞬间是电流增大到足以导致断路器动作开始瞬间,通过脱扣器执行。中低压断路器都需要具有快速的分合闸速度,以便开断、关合短路电流,因此原则上中低压断路器操动机构可以互用。但传统低压断路器机构较为单薄,机械寿命少,而中压断路器强度高。
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