Page 95 - 电力与能源2021年第三期
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金瀚濛, 等: 低压小型断路器防误跳闸技术研究 3 7
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热脱扣原理。 1.3.1 高温对低压断路器热脱扣的影响
1.2 现有低压断路器误跳闸事故分析 低压断路器的过载保护依靠热脱扣器完成,
低压断路器具有两种过电流保护方案: 电磁 热脱扣器额定电流是制造商依据IEC898 标准,
跳闸和热跳闸。电磁跳闸用于短路保护, 热跳闸 在基准温度为 30℃ 条件下整定的。热脱扣器由
用于过载保护。在测试了许多意外跳闸的断路器 一组双金属片制成, 受环境因素影响较大, 环境温
跳闸特性后, 发现几乎所有无法解释的在操作过 度发生变化就会导致低压断路器的额定电流值发
程中跳闸的断路器几乎都不会改变电磁跳闸电流 生变化。当线路中流过正常电流时, 双金属片刚
的参数, 并且热跳闸电流参数均显著减小。由此 好可以达到动态平衡状态, 不再继续弯曲, 但当发
可以看出, 低压断路器的误跳闸事故主要是由于 生过载, 过载电流流过加热电阻丝而使双金属片
热跳闸机构故障引起的, 这也进一步表示低压小 发热变形弯曲, 将搭钩顶开, 使断路器 跳 闸 [ 6-7 ] 。
型断路器一般采用热脱扣原理。部分试验数据如 低压断路器一般是排列有序地固定在配电盘或机
表 1 所示。 柜内, 如果机柜内的空气散热效果差, 造成机柜内
表 1 断路器跳闸后的部分试验数据 ms 因低压断路器的 温升使周围环境的空气温度上
同规格新品跳闸时间 误跳闸样本跳闸时间 升, 从而导致断路器误跳闸概率会大幅提升 [ 8-9 ]
样本 。
15I n 3I n 15I n 3I n
1.3.2 高温对低压断路器工作电流的影响
C6-2P 22 8 22 4
低压断路器的工作电流受环境温度影响, 当
C10-3P 24 6 23 1
C3-1P 直流 19 5 19 2 环境温度大于或等于额定温度时, 必须根据制造
从表 1 中可以直观看到, 同规格的新品断路 商提供的温度与载流能力修正系数表, 来修正低
器与发生过误跳闸的断路器相比, 其大电流跳闸 压断路器的额定电流值 [ 10 ] 。以某型号 C6N / H 断
时间无显著变化, 而小电流的跳闸时间显著缩短。 路器为例( 见表 2 ), 在周围环境为 20℃ 时, C6N /
由此证明大部分误跳闸的断路器, 均是由于热脱 H 的额定电流 6A , 实际工作电流为 6A ; 在周围
扣失效导致, 低压断路器的脱扣电流与时间的关 环境为 40℃ 时, 实际工作电流则降为 4.6A 。由
系如图 1 所示。由图 1 可见, 有故障的断路器均 此可以看出, 不同的环境温度对于低压断路器的
是热脱扣的反时限保护的电流曲线左移导致。因 实际工作电流值是有明显的影响。
此, 如何防范断路器异常热脱扣, 是防范断路器误 表 2 不同温度下 C6N / H 的工作电流的部分数据
跳闸的重点。 型号 温度 / ℃ 额定电流 / A 实际工作电流 / A
20 6.0 6.0
C6N / H
40 6.0 4.6
1.3.3 高温对控制柜的影响
在夏季高温季节, 很多控制柜内温度偏高, 尤
其是柜内装有变频器、 电源模块、 动力转换设备、
变压器的 机 柜, 很 多 时 候 局 部 温 度 高 达 60℃ 以
上。如果断路器的跳闸电流未经过环境温度极限
值的校核, 则极易发生误跳闸事故, 很多低压断路
器在 60℃ 的环境温度下, 有时 50% 额定电流就会
误跳, 对此如果更换大一规格等级的断路器, 又很
容易造成级差配合的困难, 即下级故障时上级开
关越级跳闸, 引发更大的事故风险。
因此, 如果对现有技术的低压断路器进行温
度补偿, 使之能够克服对环境温度的敏感性, 同时
对断路器脱扣器温度进行监测, 当温度接近跳闸
图 1 低压断路器跳闸时间特性曲线 门槛温度时提前预警, 是解决断路器误跳闸事故
1.3 环境因素对低压断路器的影响 的重要手段。
