随着开关设备走出去越来越多,不同国家的需求也随之而来,其中最典型的问题就是60Hz的应用。
众所周知,我们国家电网的工作频率是50H在z,也就是说交流电正弦波一秒钟要经历50次循环,也就是说20ms就是一个周波,即三相电源,每一相20ms内要经历两次过零点,即如果A相第一次过零点是5ms,那么在15ms又将再次过零。
而世界上很多国家电网使用频率是60Hz,即1秒钟60次循环,计算一下一个周波是16.6666毫秒,也就是8.3333过零一次。
频率大了带来哪些影响呢?交流电磁效应影响加大,从导电回路来说,集肤效应就是电流倾向于在导体外表面流动,邻近效应就是受到电磁影响,电动力作用下,电子在远离相邻相流动多,也就是说导体靠近相邻相的电流变小,那么频率对于载流量的影响也就显而易见了,频率越高,载流量越小。
电路导体的有效交流电阻在较低频率下较小,因此通过电路的连续电流可以有所增加。下表提供了在低于60 Hz的频率下工作时断路器的额定电流,也就是说在接近直流情况下,导体可以承载更多电流。
50Hz下1250A的载流量应用到60Hz就只能是1200A。
变通的方法就是如果50Hz下温升试验报告,温升值裕度还有5%的话,可以认为符合60Hz应用。如试验报告温升60k,离标准限值有5k的裕度,那么可以认为满足60Hz应用。
断路器是依靠交流电过零时熄灭电弧的,通过对断路器的一系列实际试验,并对这些试验数据和真空灭弧室的物理特性进行分析,发现断路器的电流开断极限与频率的平方根成正比。下表提供了降容系数,这些系数必须应用于不同频率下的断路器开断电流。这也就说明了,接近直流情况下,由于过零时间延长,开断变得更加困难,高开断能力的断路器可以用于低频系统,只是需要降容,如通过超快断路器开断短路电流达80kA,那么在12Hz情况下可以开断36kA,可以满足一般应用,而不是一味追求直流。
60Hz频率下过零时间短,也就是开断短路电流更加容易了。那么50H开断试验可以覆盖60Hz吗?答案是否定的,按照IEC62271-100及STL导则要求,T100s、T100a必须要在60Hz下试验,如果产品宣称50/60Hz,则需要在两个频率上都进行试验。对于容性开断试验,60Hz可以覆盖50Hz,因此国内50H试验报告不能满足60Hz应用要求。
宣称50&60Hz断路器和开关柜试验频率要求
上面表格对于60Hz动稳定的要求是试验值是热稳定的2.6倍(50Hz是2.5倍),如31.5kA是有效值,也就是RMS均方根值,而峰值是容量相同情况的最高值,周波小了峰值就增大了。
因此50Hz是31.5*2.5=78.75一般标准要求是80kA,60Hz是31.5*2.6=81.9标准要求82kA,因此50Hz动热稳定即短时耐受试验报告,应满足2.6倍且按照试验标准正偏差的情况下才可以认定满足60和z,变通方法以大代小,采用50Hz40kA 100kA峰值应用于60Hz 31.5kA应用。
对于电压的试验不受频率影响,如雷电冲击耐受电压,由于是按一定波形要求的冲击电压,频率不受影响,按照标准工频耐受电压试验频率范围从45Hz到65Hz,也就是说绝缘性能试验,50Hz报告可以用于60Hz。
对于客户来说,需要搞清楚法律法规要求,不要盲目的将国内50Hz产品直接用于60Hz国外系统。对于生产厂家来说,按照标准实打实做个试验才能放心大胆的走出去。
来源:会说电气