对成套产品设计及应用中低压断路器性能的分析

2018-02-21黄震

现代工业经济和信息化 2018年18期

黄震

（镇江大全伊顿电器有限公司，江苏镇江 212000）

引言

随着对断路器及其成套设备研究的深入，其应用呈现智能化的特点，被广泛地应用到通信领域中。作为成套设备的核心器件，制造地区断路器的企业，并没有提供详细的技术数据，如温升、功耗参数，同时部分设计人员缺乏经验和能力，没有充分认识断路器的保护性能，使得这一器件的应用达不到预期目标。为了保证中低压断路器在成套产品的应用，需要全面了解该器件的各项性能影响因素。

1 影响低压断路器性能的因素

1.1 载流量

所谓载流量是断路器允许通过的最大电流，也被称为额定电流。当短路在特殊环境下运行，如温度过高，就需要根据实际情况调低工作电流，使断路器更好地适应高温环境。额定电流值需要调整多少，需要根据断路器产品设计以及应用的条件考虑。成套设备规定的额定电流，即主开关断路器最大工作电流，与断路器的额定电流并不一定相等。通过断路器接线端子温升，能够发现其载流量。国标中对于载流量有严格规定，即成套设备中温升限制不大于70 K，由于载流量的温升限制，断路器的性能未能完全发挥出来。同时过低的载流量也会限制断路器的利用率。过高的载流量致使成套设备器件温度升高，破坏产品的绝缘[1]。

1.2 保护性能

断路器设置的保护性能，主要分为短时延时保护、欠电压保护等，断路器视为成套设备的核心器件，在通、断电操作中发挥作用，是保护电路安全的重要器件。因此断路器保护性能，也是判断其性能的重要参考指标，当断路器过载长延时保护，超过器件本身设置的额定电流，则会自动断开电路，限制额定电流的系数。通常成套产品应用，其载流量设置会相对降低，这是考虑到断路器过载保护性能整定值、实际载流量的关联性，避免回路过载时不能及时脱扣造成的损失。

1.3 短路特性

所谓短路特性，它与保护性能一样是断路器的性能和安全指标，当电路发生短路事故时，断路器能否自动断开电路，是保障整个电力系统安全的关键。所以成套产品的设计及应用是为了保证设备运行安全，要充分考虑断路器的短路特性是否符合运行环境的需求。断路器的短路特性体现在多个方面，受到安装方式、空间限制以及拉合闸容易程度等条件影响。例如，在高海拔地区断路器的短路特性会受到一些影响，由于空气稀薄使得灭弧时间延长，在运行过程中触头严重烧毁，通断能力因此降低。同样空间大小也会对短路特性造成影响，断路器断开过程会产生大量的能量，释放过程会破坏柜体结构，导致设备损坏，严重影响使用功能。因此将断路器应用到成套设备中，需要对其短路特性进行测试，确保其性能符合运行要求，防止设备损坏造成的损失。

2 断路器载流量影响因素

载流量影响主要体现在电流经过导体回路产生的焦耳热，热量通过热传导、热辐射向外传递能量，部分能量被断路器或其他介质吸收，温度升高后自产热量与吸收热量保持平衡。随着断路器温升的不断提升，其运行性能不能保持稳定的状态，因此着重分析断路器载流量显得尤为重要[2]。

2.1 环境温度

断路器额定电流使接线端温度超过相关限值，根据GB 14048 2—2008中条款7.2.2.1对于环境温度的要求，需要降低断路器的承载电流，从而将接线端温度控制在合理范围内。应用在成套设备中，由于柜体空间较小，对于IP防护等级也有相应的要求，为了避免断路器运行环境温度高于限定条件，需要适当降低其载流量。对某万能式断路器进行分析，发现随着环境温度升高，同一壳架等级电流下最大的断路器会适当降容。断路器在降容后，发现环境温度对断路器载流量的影响程度较低，同时降容后载流量与额定电流比值，随环境温度升高而降低，根据不同规格断路器的测试结果，其载流量都有所降低，区别在于降低的幅度。在不同环境温度下，不同规格的断路器降容系数相对接近，在45℃时降容系数为100%，60℃降时容系数为90%。当环境温度达到50℃时，降容系数的额定电流为95%，随着环境温度升高每5K，降容系数均降低2.5%。根据测试可以判定，环境温度升高会影响断路器的载流量，不同规格的断路器降容幅度有所差异。为了更好地在成套产品中应用断路器，需要厂家提供详细的环境温度降容系数参考表，提供设备安装和应用的依据。

2.2 安装方式

断路器的安装方式有型式、接线，前者又可细分为抽屉式、固定式；后者可细分为前后水平、后垂直两种。同样以某万能式断路器为测试对象，在采用抽屉式的安装方式，输入/输出的电阻比固定式大，功率损耗也比固定式高。当断路器环境温度超过50℃，型式与接线两种安装方式，对于断路器载流量的影响程度有所差异。采用固定式前后水平、抽屉式垂直、抽屉式前后水平，这三种断路器安装方式，在55～60℃范围内，降容曲线表现为基本平行的趋势，随着温度每增加5K，降容系数降低2.7%。断路器安装型式不同，在不同电流规格下功率损耗有较大的差异，抽屉式比固定式大，前者的温升也比后者的高。断路器环境温度较高时，关于载流量的表现，抽屉式明显比固定式小，接线方式不一也是载流量差异的重要因素。通常塑料壳断路器有水平、垂直安装方式两种，根据国标的要求以及温升试验，断路器采用垂直安装；但在成套开关设备柜中应用，则采用水平安装。至于采用哪种安装方式，需要根据厂家提供的技术参数以及应用环境综合考虑而定[3]。

2.3 母排因素

影响断路器载流量除了上述因素之外，还有其他因素，如母排材质中铜的含量使得电阻率有所差异，呈现的母排导电能力也有所不同，造成母排功率的功率损耗，继而影响到断路器的温升和载流量。此外，母排表面镀银、涂黑等操作，也会影响其导电率，为防止母排氧化以及减小功率损耗，需要对母排进行涂黑，实现高效散热，将断路器温升控制在合理范围内。