断路器针对过电流的三类保护 点击:638 | 回复:0



今生缘

    
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发表于:2020-04-03 14:25:14
楼主

非原创作品,转载自电力知识课堂

断路器的三段保护

断路器针对过电流的保护,一般分为三类:过载,短路短延时,短路瞬时要想实现断路器的保护功能,一般来说需要两个部分:电流值检测部分(信号),断路器脱扣机构(执行)

检测部分

常见的有两种形式:热电磁脱扣机构,电子脱扣机构

热电磁的热:实际上是一根双金属片,当电流达到一定的阈值时,电流所产生的热量导致双金属片弯曲,双金属片的末端一般带有一跟可调整的螺钉,依靠螺钉触发脱扣机构,断开断路器。这个热保护,有几种常见的叫法:热脱扣,过载脱扣,过载长延时脱扣,反时限保护,或者简称L(Long time delay).双金属片的弯曲速度,影响螺钉触发脱口机构的速度,而双金属片的弯曲速度,与电流发热量Q有关,Q=I*I*R*T,电流越大,积累到一定热量的时间越短,这种一般称为反时限特性。

一般的曲线,是对数坐标系。不用去管那个刻度为什么分布不均匀。采用对数坐标的原因是:这坐标系省地方.

横坐标是额定电流的倍数。纵坐标是脱扣动作时间。

曲线弯曲的那部分,就是热保护曲线。一般横坐标从1.05到10倍的区段

一般来说,根据GB14048.2(IEC60947)的规定,在1.05倍额定电流条件下(40摄氏度),断路器在2小时内不能脱扣(有些规格是1小时)

短路保护

短路保护特性

过载保护(热保护)主要用于保护线路,过度的热积累,可能会导致线缆的热稳定性失效。

而短路保护主要是针对设备、母排等的动稳定性,电流太大时,得赶紧断开。赶紧的程度,是0.几秒这么个概念。还是热磁脱扣器,这里的磁,是短路保护的基本结构。

磁,就是电磁铁,一个串联在主回路的线圈,中间一个铁芯,铁芯下面支一根特定压缩力(倔强系数)的弹簧,上面坠在脱扣机构的扳机上,电流一旦瞬时增大(短路)到一定程度,产生的磁场力能够使铁芯克服弹簧的支撑力并向下急坠,就会拖动脱扣机构扳机触发脱扣。时间大约0.几秒。由于时间相对热保护短很多,所以又称为:短路保护,磁保护,瞬动保护,I(Instance)说到曲线,由于一旦电流超过某一值,比如10倍额定电流,脱扣就都是铁芯向下嗖的那么一窜,时间短也短不到哪去了,表现在曲线上,就是一根近似水平靠近横坐标轴的直线。

上面说的是常见热磁脱扣器的构成和热保护,磁保护的曲线。

顺便说一句,国外断路器型号好标注为:TMD TMF TMA MA(I)什么的T(Thermal)热脱扣,M(Meganatic)磁脱扣, A (Adjustable)可调整。F(Fixed)固定不可调整。

电子脱扣与三段保护曲线

电子脱扣,机理与热磁脱扣器一个样就是检测上看起来NX一些,也确实精确些。更重要的,容易调整设定些。

热磁,是用双金属片和电磁铁响应故障电流的变化,将故障电流信号,转化为机械动作信号,传递给脱扣机构,断开断路器、电子,是用互感器将故障电流转化为弱点信号,传至运算单元比对故障类型条件,然后发送信号给继电器器件(分励脱扣器),触发动作机构脱扣。

所以为了所谓上下级匹配的选择性问题,再加上电子的现代化了,就有了三段保护这么个东西LSI S(Short-time delay)这个S简单说就是,电流比较大,但是还不够大的时候,电子脱扣器憋着,憋够固定的时间,在发信号给继电器。要是这时间内,故障消失了(下级断路器给切断了),就不发信号(可返回)。

S的曲线不罗嗦了,上图吧。

先说点环境温度与动作特性的事

对于过载曲线,标准中规定的为,在40摄氏度条件下。

当环境温度变化时,例如,柜内温度达到70度(夏)时,与柜内温度仅有25度(冬,室外)时,相同的过载电流会导致不同的动作时间。

断路器的温升指标,一般会考核三个点,手柄处,接线端子处,外壳处。

下接线端子(一般热脱扣器都搁在这附近)的温度变化对动作特性的影响,必须在出厂校验时加以考虑。

说正题

当断路器刚刚过载脱扣了,这时候有不知道的去把他合上,嘭,开关又跳了,就是热态脱扣当断路器刚装上去,还没有发热稳定呢(本来能升到80度,结果刚到40度),来个5倍的过载电流,过半分钟跳了,这就是冷态脱扣。

一个开关的热脱扣曲线,需要保证在40度条件下,1.05倍时,大于1小时或者两小时不脱扣,1.3或者类似值时,小于1小时动作。

元件厂怎么办?

校验一个开关1小时?工人穿宇航服钻进40度车间?点电炉子保持环境温度?

一般是把40度下调好的开关做为基准,测量下当日室温环境下动作时间,找到一个不动点,作为不动作时间。

再找一个一两分钟能动作的电流值,作为等效动作时间。两个过程连着做,前一个就是冷态效验,后一个就是热态脱扣。

第一个问题,原图的数据30ms和0.2秒标注上下位置反了,而且也不是很准确。惭愧更正补一张:图中的10毫秒表示短路电流达到额定电流的13倍时,断路器的动作时间,由以下时间构成:

—短路电流自正常工作电流上升至13倍额定电流的时间(1毫秒以内)。

—电磁脱扣器(电磁线圈)内铁芯自正常状态吸合至触发断路器脱扣机构的动作时间(1毫秒以内)

—断路器机械机构动作时间(1毫秒以内)

—断路器动触头自闭合位置移动至断开位置的时间(2毫秒以内)

—电弧熄灭时间(约6毫秒)。

这几个过程全部的时间构成了断路器的全分断时间。

对于原图中原来30毫秒的位置,应当写成时10毫秒+30毫秒。这种动作过程可以粗略地这样理解:

—短路电流自正常工作电流上升至13倍额定电流的时间(1毫秒以内)。

—人为加入的30毫秒延时,再次之后再继续执行后续动作

—电磁脱扣器(电磁线圈)内铁芯自正常状态吸合至触发断路器脱扣机构的动作时间(1毫秒以内)

—断路器机械机构动作时间(1毫秒以内)

—断路器动触头自闭合位置移动至断开位置的时间(2毫秒以内)

—电弧熄灭时间(约6毫秒)。

2关于您图中圆圈标注出的线条。

个人理解应当是您所说的连接线。

在7倍和13倍的短路电流条件下,实际上各种脱扣器时同时有反应的,只是各自的行动速度不一样。

跑的快的,先把断路器捅跳了,跑的慢的抬头看看,短路电流也没了,

短路短延时,主要是考虑回路上下级保护节点之间的选择性而设定的(这里不讨论电动机保护专用断路器的堵转特性)。对于一般的末端MCCB,额定电流多在16~160A范围,这种frame-size的断路器,其全分断时间一般可控制在15ms以内。在末端回路,一般不加装延时。在末端紧邻的上一级断路器,如果设定短延时时间,则要求该短延时时间要大于下级断路器全分断时间的1.5倍以上。同时,应当考虑上级断路器短延时时间取负误差,下级断路器全分断时间取正差的时候的取值。短路短延时时间也不宜过长,要是弄到太长时间,会对电缆造成压力,较真点的时候去校验电缆的热稳定再加大线径就不经济了。所以上面的图中,画了一个短路瞬时时间10ms,短延时时间30ms的例子。关于30ms的短延时,放一张图


1分不嫌少!


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