中低壓電器元件的電氣參數,很多是類似的,如短時耐受電流Icw,都要求開關設備在短路故障情況下,由于斷路器跳閘需要時間或者故障導致沒有跳閘、或者是分段保護需要開關承受一定時間的短路電流,因此就有了Icw這個參數要求。
Icw包括兩部分,一個是承受的額定短路電流有效值(rms),如中壓短時耐受電流31.5、40、50kA等,低壓短時耐受電流50、63、80、100、150kA等,另一個是可以承受的時間,低壓一般要求1秒,中壓要求3/4秒。
這是根據保護配合需要制定的,低壓處于線路末端,靠近短路源,電流電流大,保護邏輯要求盡快切斷電源,時間短、電流大。而中壓則是離故障的遠,前面有保護斷路器,因此承受時間要長,隨著短路電流快速衰減,中壓段所需要的承受的短路電流也小了,對于一些特殊應用如海洋石油平臺,發(fā)電機和負載都很近,電纜長度短,因此短路電流大,要求開斷時間短,以保護設備安全。
短時耐受更多的是對導體熱效應的考量,如導體截面積,觸頭的接觸大小壓力等,對于截面積可以按照GB/T3906附錄計算最小截面積,對于觸頭,可以按照公司計算電阻,進而得出短路電流時產生的電壓降,如電壓降>0.41V,則觸頭部分可能會熔焊,即無法承受短時耐受電流。
短路電流中包含了什么?第一是工頻分量,這一部分是短路電流的主力軍,如果把電網想的無限大,最后短路電流的工頻分量最終會保持恒定;第二部分是諧波分量,非對稱分量,這一部分就是短路電流中頻率不是50Hz的部分,由于這一部分占比很小,一般不去研究它。
直流分量又是什么呢?我們知道,短路發(fā)生瞬間,短路電流會達到峰值,然后慢慢衰減到一個定值。那為什么一開始很大后面很小呢,最重要的原因就是由于工頻短路電流疊加了直流分量,簡單的說就是工頻的正弦波被直流分量給“抬高了”。那么直流分量在哪里,很簡單,沿著波峰和波谷各做一條包絡線,然后找他倆中間的那一條,就是直流分量,可以看出來直流分量是在不斷衰減的。直流分量衰減完了,短路電流也就恢復到了穩(wěn)態(tài)值,也就是我們通常所說的“周期分量”,那么周期分量之前的那一部分,我們通常稱為“非周期分量”。短路電流出現的首半波會出現一個最大值,也就是短路電流的峰值Ipk,這個值通常被用于校驗電氣設備的動穩(wěn)定性。
因此短時耐受電流對應的是峰值耐受,即需要承受短路造成的偏向一側電流值的最大值,對于低壓系統(tǒng),峰值耐受電流是短時耐受電流的2.2倍,即短時耐受電流100kA有效值,對應的峰值耐受電流是220kA。而對于中壓系統(tǒng),峰值電流和頻率相關,50Hz是2.5倍、60Hz是2.6倍,即對于50kA短時耐受電流有效值來說,50Hz應用環(huán)境下峰值耐受電流是125kA,而國外60Hz國家應用則需要達到130kA,對開關設備的機械承受能力是一個考驗。對于發(fā)電機出口等特殊應用,由于電源測短路造成巨大的短路電流峰值,因此峰值耐受電流要求是2.74倍,即50 kA需要137kA的峰值耐受電流。
峰值耐受即動穩(wěn)定,電動力造成的機械應力,即銅排的支撐,觸頭等受到電動力引起的變形不至于崩裂。
來源:會說電氣