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中低压电器元件短时耐受电流浅析

发布日期:2023-10-09 作者:法腾电力 点击:

中低压电器元件的电气参数,很多是类似的,如短时耐受电流Icw,都要求开关设备在短路故障情况下,由于断路器跳闸需要时间或者故障导致没有跳闸、或者是分段保护需要开关承受一定时间的短路电流,因此就有了Icw这个参数要求。

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Icw包括两部分,一个是承受的额定短路电流有效值(rms),如中压短时耐受电流31.5、40、50kA等,低压短时耐受电流50、63、80、100、150kA等,另一个是可以承受的时间,低压一般要求1秒,中压要求3/4秒。


这是根据保护配合需要制定的,低压处于线路末端,靠近短路源,电流电流大,保护逻辑要求尽快切断电源,时间短、电流大。而中压则是离故障的远,前面有保护断路器,因此承受时间要长,随着短路电流快速衰减,中压段所需要的承受的短路电流也小了,对于一些特殊应用如海洋石油平台,发电机和负载都很近,电缆长度短,因此短路电流大,要求开断时间短,以保护设备安全。


短时耐受更多的是对导体热效应的考量,如导体截面积,触头的接触大小压力等,对于截面积可以按照GB/T3906附录计算最小截面积,对于触头,可以按照公司计算电阻,进而得出短路电流时产生的电压降,如电压降>0.41V,则触头部分可能会熔焊,即无法承受短时耐受电流。


短路电流中包含了什么?第一是工频分量,这一部分是短路电流的主力军,如果把电网想的无限大,最后短路电流的工频分量最终会保持恒定;第二部分是谐波分量,非对称分量,这一部分就是短路电流中频率不是50Hz的部分,由于这一部分占比很小,一般不去研究它。


直流分量又是什么呢?我们知道,短路发生瞬间,短路电流会达到峰值,然后慢慢衰减到一个定值。那为什么一开始很大后面很小呢,最重要的原因就是由于工频短路电流叠加了直流分量,简单的说就是工频的正弦波被直流分量给“抬高了”。那么直流分量在哪里,很简单,沿着波峰和波谷各做一条包络线,然后找他俩中间的那一条,就是直流分量,可以看出来直流分量是在不断衰减的。直流分量衰减完了,短路电流也就恢复到了稳态值,也就是我们通常所说的“周期分量”,那么周期分量之前的那一部分,我们通常称为“非周期分量”。短路电流出现的首半波会出现一个最大值,也就是短路电流的峰值Ipk,这个值通常被用于校验电气设备的动稳定性。


因此短时耐受电流对应的是峰值耐受,即需要承受短路造成的偏向一侧电流值的最大值,对于低压系统,峰值耐受电流是短时耐受电流的2.2倍,即短时耐受电流100kA有效值,对应的峰值耐受电流是220kA。而对于中压系统,峰值电流和频率相关,50Hz是2.5倍、60Hz是2.6倍,即对于50kA短时耐受电流有效值来说,50Hz应用环境下峰值耐受电流是125kA,而国外60Hz国家应用则需要达到130kA,对开关设备的机械承受能力是一个考验。对于发电机出口等特殊应用,由于电源测短路造成巨大的短路电流峰值,因此峰值耐受电流要求是2.74倍,即50 kA需要137kA的峰值耐受电流。


峰值耐受即动稳定,电动力造成的机械应力,即铜排的支撑,触头等受到电动力引起的变形不至于崩裂。


来源:会说电气

本文网址:http://www.shfateng.com/news/1696816613.html

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