#" 由于热继电器的热稳定电流一般在 !% 倍额定电流以下,如果故障电流超过了 !%
倍额定电流,就应当由低压断路器或熔断器分断。熔断器通常用于短路保护,它同热继 电器的过载保护相辅相成。当然,熔断器也能对高倍数过载施行保护,但其发热特性应 在热继电器的发热特性之上。考虑到热继电器的热稳定电流限于 !% 倍额定电流以下,
熔断器的特性最好在该电流值以下,同电动机的容许发热特性相交,以保证电动机的安 全运转。
&" 如果用塑料外壳式低压断路器作为短路保护设备,则在它具有复式脱扣器时,
!% 倍额定电流以内的故障电流应由双金属片操动脱扣机构,使触头分断,切除故障电 流;!% 倍额定电流以上的故障电流,就由电磁瞬动机构操动脱扣器来切除。因此,低 压断路器的特性在 !% 倍额定电流以内可以同热继电器特性的上限重合,是反时限的,
在此范围以外,应为瞬动特性。
’" 接触器在线路中发生短路故障时,因具有失压保护功能,往往会因电网电压降 低而跳闸,致使触头系统要分断它所无力分断的故障电流,遂为产生于各相间的飞弧所 烧毁。为防止发生这类事故,最好能使接触器的释放动作稍带点延时(例如 %"&( 左右 的延时)。
)" 熔断器动作后,或需更换熔体,或需整个地换上新熔断器,这都需要耗费一定 的时间,也必须会影响生产。为此,熔断器与低压断路器的特性间亦应协调配合。这就 是说,在一般故障下,熔断器的保护特性宜高于低压断路器的特性,即故障电流应由低 压断路器来切除;只有当短路电流较大时,熔断器的特性才较低压断路器的为低,即故 障电流应由熔断器来分断。
*" 为缩小事故范围,保证生产正常地连续进行,在电路内,上下级熔断器或上下 级低压断路器之间,也应妥善地互相协调配合。
(二)上下级熔断器或上下级低压断路器的协调配合
!" 上下级熔断器的协调配合
为了提高低压电力网络的供电可靠性,作为电力网络中的电缆、电线以及各种电气 设备的短路和过载保护装置的熔断器,其上下级之间应有适合的协调配合。例如,线路 中出现短路故障时,离故障点最近的熔断器———下级熔断器就应当及时动作而切除故障 电路,以保证同一电网中其他电气设备的正常运转。在这个熔断器前面的、更靠近电源 侧的熔断器———上级熔断器不应当动作,以免扩大故障范围。
上下级熔断器要怎样协调配合呢?从原则上来说,应当根据熔体的热计算来解决这 个问题。但是,从理论方面计算并非易事,因为作这种计算时涉及到的物理参数,诸如 比热、热容量、熔化热、散热面、散热系统等,都不容易取准。因此,有些设计院便在 这类发热计算的基础上,结合多年实践经验,编制了各种各样的图表。下表就是在保证
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上下级熔断器能恰当地协调配合时上下级熔断器熔体截面的比值。
上下级熔断器熔体截面比值
熔 体 材 料 下 级 熔 断 器 上级熔断器与下
级熔断器的熔 体截面比值
上级熔断器熔体材料
(熔断器型式不论)
有填料封闭
管式熔断器 其他型式熔断器
铜 银 锌 铅 铜 银 锌 铅
铜 !"## !"$$ %"## %"& !"!# !"%$ %"’ %"!#
银 !"(& !"## %")& %"&$ !"$$ !"!# %"’) %"!(
锌 ’"# $"*# !")# %") $"# $"%) !"& %"’’
铅 !&"’ !%"+ ’"# !")# *"# +"’ $"$ !"&
关于 ,-% 系列熔断器的上下级协调配合的试验结果列于下表。
,-% 系列熔断器上下级的协调配合
下级熔断器电流(.) #% +% !%% !&% !#% &%% &#%
上级熔断器电流(.) !&% !#% !#% &%% &#% $%% ’%%
上级熔断器额定电流
下级熔断器额定电流 &"’ !"+( !"# !")( !")( !"# !") 上级熔断器最小截面
下级熔断器最小截面 &")( &"’ &"%! &"%) & !"*’ &
级 差 ’ $ & & & & $
&" 上下级低压断路器的协调配合
上下级低压断路器的协调配合,就是它们在保护性能方面的适当分工。这种分工一 方面能缩小故障范围,另一方面又能提高供电的可靠性,所以对于现代供电系统来说,
具有重大的意义。
供电系统中的不正常电流无非是过载电流与短路电流两种,都不允许它们长期存 在,而且是电流越大,允许持续的时间越短。但在一定时间范围内应允许它们存在,不 然,就要影响到处于非故障状态的其他电气设备的正常运行。例如,在电动机的起运过 程中,电流可达其额定值的 ) 倍以上,但持续时间很短,所以开关不应跳闸,否则别说 影响其他负载,就连它本身也起动不了。又如为了充分利用电气设备的过载能力,也不 希望一有过载就马上切除,而且要在超过允许的时间后才切除。因此,低压断路器大都 有一段反时限的保护特性,以适应上述要求。至于发生短路故障的场合,由于过大的短
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路电流对一般电气设备都会起破坏作用,所以必须立即切除,否则就不能保障电气设备 的安全和维持系统的稳定。这样,自动开关又要有瞬动保护特性。
假定有一串三级低压断路器的电路,短路故障发生在 ! 处。(如图 !)。从一般常识 来看,总是希望仅有 "#$ 断开,%#$ 和 &#$ 仍维持正常工作。要达到此目的,三个断路 器的特性就必须有所差别,即其保护动作特性不应相交,如图 ’ 所示。这样,当短路电 流在 ""之下时,总是 "#$ 先分断,而 %#$ 和 &#$ 都不分断;当短路电流在 ""与 "%之 间时,仍是 "#$ 分断,%#$ 和 &#$ 不分断,等等。
然而,如图 ’ 这样的特性,在协调配合方面还存在一些问题,即当短路电流达到 "%
或以上、但尚未达到 "&时,&#$ 固然不会分断,但 "#$ 和 %#$ 却可能同时分断,甚至
%#$ 先分断而 "#$ 不分断。因为在这种场合,"#$ 和 %#$ 都工作于特性的瞬动保护部 分,究竟哪一台先分断就完全取决于制造和调整的精度。同样,当短路电流等于或大于
"&时,三台低压断路器既可能全部跳闸,也可能只有一台跳闸,而且其顺序也难控制。
低压断路器上下级间的协调配合
具有“三段式保护特性”
的低压断路器间的协调配合 为了获得更好的协调配合,三台断路器的特性应当
如下图所示,即它们完全不相交。这就要求断路器除有 反时 限 特 性 外,还 有 定 时 限 特 性,即 当 电 流 在 一 定 值
(一般为 "" ( "% 倍额定电流)以下时,断路器的特性是 反时限的;当电流超出此范围后,开关的分断又有一定 的短延时,而且三台断路器的定延时之差,即 #&、 #%、
#"之间的差值,又稍大于每台断路器的全部断开时间。
这样,不论发生什么样的短路故障,总是离开故障点最 近的开关先分断,故障范围也被缩小到最低限度。
右图所示特性就是所谓“三段式保护特性”,!)*
系列低压断路器就具有这样的特性。
在具体选择开关时,如果上下级选用的是同一系列的开关,则应使上一级的开关的 额定电流比下一级开关的大 " ( % 级。因为即使开关脱扣器的额定电流有好几级可供选 择,而且还有一定的调整范围,考虑到制造上和调整上的误差,上下级用同一额定电流 等级的断路器很难达到目的,所以必须让上一级断路器的额定电流大于下一级的。如果
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上下级选用不同系列的断路器,则为取得良好的协调配合效果,上一级的断路器最好是 具有前面所讲的三段式保护特性的断路器。