直流斷路器如何選擇
小型直流斷路器是安裝于電路的末端,會碰到各種短路故障,因此GB10963標準通過對小型直流斷路器的定型等試驗,規(guī)定了短路條件下的低電流(500A)、1500A電流、額定運行短路分斷能力、極限短路分斷能力等試驗。額定運行短路分斷能力在極限短路分斷能力為≤6000A時,與極限短路分斷能力有相同的值。在現(xiàn)有規(guī)格中,所說的短路分斷能力是指極限短路分斷能力Icu(也是運行短路分斷能力Ics)。符合GB10963標準的小型直流斷路器,其額定短路分斷能力規(guī)定為:In在1~40A時為6000A;In在50A、63A時為4000A。在同一個機殼內(nèi),將短路分斷能力分為兩檔的原因是:
小型直流斷路器作短路保護瞬時動作的是一種電磁鐵,它的鐵芯和銜鐵(動鐵芯)對各種電流規(guī)格都是一樣的,只是電磁鐵系統(tǒng)的線圈的線徑和匝數(shù)不同而已。電磁鐵是電流型,可將銜鐵吸向鐵芯,從而使直流斷路器脫扣的電磁吸力F是和它的磁勢IW成正比的(I為電流值,W為線圈的匝數(shù))。額定電流越小,要達到一定值的IW,線圈匝數(shù)就需要增加(反之電流大匝數(shù)就可以少一些),匝數(shù)越多,線圈的阻抗越大;另外小型直流斷路器的過載長延時脫扣器是采用熱雙金屬元件直接通電發(fā)熱(50A、60A采用電阻材料發(fā)熱,將熱量傳給雙金屬元件),使之膨脹、彎曲的直熱式或傍熱式。熱源是I2R,電流越大,電阻越少,反之電流越小,電阻越大。額定電流在1~40A時其線圈匝數(shù)比50A、60A多,雙金屬元件的材料電阻率也大,總的進出線的阻抗大(電流規(guī)格大,總的進出線阻抗相對要?。?,阻抗大限制了短路電流,電阻大使得功率因cosψ大,這都有助于開斷短路電流時電弧的熄滅。因此,1~40A阻抗大,限流作用大,短路分斷電流大;而50A、63A是采用發(fā)熱電阻材料通電發(fā)熱,傳給雙金屬元件發(fā)熱電阻材料的電阻率很小,限流小,分斷電流就小。盡管有些工程計算線路短路電流時,把直流斷路器本身的阻抗忽略了,但其實是不應(yīng)該忽略的,忽略了它計算電流偏大,計算電流偏大,而且使直流斷路器失去了它的限流作用。
從大量使用小型直流斷路器的場所來看,電源變壓器的容量并不大,絕大部分在630KV·A及以下(如200kV·315kV·A、400kV·A、500kV·A),除非是較大的居民區(qū)或商業(yè)集中區(qū),變壓器容量可達到1000~1600kV·A,盡管電源容量大,但到電路的末端,發(fā)生的短路故障電流也是有限的。
對于小型直流斷路器選用時,其額定電流應(yīng)≥線路的計算電流,額定短路分斷能力必須≥線路的預(yù)期短路電流。而任何工程設(shè)計者應(yīng)對其負載線路可能出現(xiàn)的預(yù)期短路電流進行計算。按照上述的變壓器容量和小型直流斷路器安裝處后面與電源變壓器的距離以及線路的截面積,線路的長短,相間的距離(三相時取平均距離)等,可以算出線路的電阻和電抗,再根據(jù)有關(guān)資料,算出變壓器的電阻和電抗。
小型直流斷路器短路電流的大小,在規(guī)定的工作電壓下,是取決于變壓器功率(容量)和阻抗電壓。但是不同的短路點的短路電流值,還去決定于敷設(shè)的電纜、電線(或銅排)的阻抗。電纜(或電線、銅排)越長,阻抗越大,該短路點的短路電流便越小(即衰減作用越大)。