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隔离开关额定参数按哪些条件选择?
发表时间: 2024-05-19
本贴的内容不适用于普通知友阅读,具有较强的专业性。请普通知友回避以下内容。
要回答这样的一个问题,首先必须弄明白什么叫做开关?什么叫做隔离?什么叫做隔离开关?
有关隔离开关的国家标准是GB14048.3《低压开关电器和控制电器 第3部分:开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》。我们的角度来看标准中是如何解答以上问题的:
由2.1条,我们正真看到开关是能够在正常电路条件下接通、承载和分断电流的。这里所指的电流就是额定电流。
此外,我们还看到,开关必须在规定的时间内承载短路电流,也因此,开关必定具有短路接通能力Icm这个参数。
对于热稳定性,它表示短路电流在一段时间内流过开关并对开关产生热冲击。这里的一段时间一般是1秒,但也有用3秒的。也因此,开关必定具有短时耐受电流Icw这个参数。
对于动稳定性,它表示短路电流的最大值瞬时对开关各个导电结构件产生巨大的电动力作用,开关必须要可承受它的冲击。也因此,开关必定具有短路接通能力Icm这个参数。
由2.2条,我们正真看到了隔离的作用。但开关打开后,它的动触头与静触头之间有了最短距离,这个最短距离叫做开距。见下图:
开距的用途在于:当开关打开后,它一定要有隔离危险电压的能力。也因此,开关一定要有标称电压、额定绝缘电压、额定工频冲击电压等三个参数。
额定电压这个参数,它的背后还有海拔高度、湿度、污染等级、绝缘能力等参数做支撑。
当隔离开关处于打开状态,作为隔离器,它一定要有明确的可视的断点。这也是隔离器的最基本功能。
为何要有明确的断点?这是因为隔离器打开后,可能下面正在检修。若没有明确的断点,下面的操作人员不放心。事实上,隔离器的操作手柄上往往配套了锁孔,可以用挂锁锁住,以此避免误合闸操作。
由此可见,并不是所有开关电器都可当作隔离开关。例如常用的断路器,它不能作为隔离开关使用。如果断路器是抽出式或者抽屉式的,当断路器芯抽出后,它就具有了明确的断点,所以抽出式/抽屉式断路器才可以兼做作为隔离器使用。
这一条与开关的开距有关,与在允许电压下不导电的材料的绝缘性能有关。特别地,与操作机构的绝缘能力有关。
注意栏目中出现了AC-20和污染等级3,我们的角度来看GB14048.3是如何说的:
这说明,隔离开关不具有分断运行电流和短路电流的能力,它的用途只是隔离。事实上,这也是电工操作守则规定的:严禁在运作时的状态下开断隔离开关。
注意到隔离开关不能用作起动、加速和停止单台电动机电路。另外表2与表3有一定的关系。我们的角度来看一看:
表中的数据规定了运行电流与额定电流的比值,还有外施电压与额定电压之间的关系。我们正真看到这些值与使用类别是有联系的。
注意污染等级3,它是工业环境下,开关电器也包括隔离开关在内的污染等级规定。
由污染等级3能够准确的看出,配电室内环境水汽一定要控制好,否则如果出现凝露,则有可能使得开关的在允许电压下不导电的材料变成导电性的,隔离开关的隔离性能将会大幅度地降低。
注意到测量条件,是AC-20使用类别污染等级3下,测试电压频率为50赫兹并要保持1分钟。我们正真看到最右侧的OETL3150K,它的额定电压是1000V,介电强度测试电压是8000V,额定冲击耐受电压也是8000V。
值得格外的注意的是:几天前有某位知友说要把隔离开关的测试时间从1分钟简化到1秒,我给出了批评性的评论,并告知不要做这种违反标准并降低企业可信度的事。
知道原因是什么?是因为绝缘材料的表面会有阻性的漏电流,还有电容性的容性电流,而容性电流的稳定时间接近一分钟,所以测试时间不能低于1分钟。
另外,隔离开关电极间的绝缘介质是空气,而空气的击穿电压与海拔高度有关。超过了2000米海拔,空气的击穿电压会下降,所以隔离开关在2000米以上使用时,需要降容。具体见隔离开关的样本数据。
(1)自由空气中的额定电流 ,环境和温度为40度;(2)封闭环境中的额定电流,环境和温度为40度;(3)封闭环境中的额定电流,环境和温度为60度。
有意思的是积周比Q,我们大家都知道圆具有最大的积周比,所以当矩形截面积与圆截面积相等时,圆截面积的导电排温升更高。也因此,隔离开关的导电排截面一般都采用矩形。
我们来看看GB14048.1-2012《低压开关电器和控制电器 第1部分:总则》是如何规定导电排端子的温升的:
隔离开关导电排端子一般都采用铜镀锡工艺,它的温升是65K。我们从范例表中看到,隔离开关的工作时候的温度是40度和60度,我们加上65K温升后,得到105度和125度,这就是导电排的最高使用温度。
如果使用温度超过最高使用温度,则铜材料会软化,机械强度大为降低,所以隔离开关在使用时一定不可以超过温升极限。
根据GB14048.1-2012国家标准,我们大家都知道额定短路合闸容量(短路接通能力)与短时耐受电流之比是峰值系数n,如下:
当短时耐受电流是80kA电压为690V时,峰值系数n为2.2,于是此时的短路接通能力为2.2X80=176kA。
我们看到,范例中在690V下是105kA,而415V下是176kA。把105/2.1=50kA。故知,此表在这里写反了,额定短路接通容量为176kA应当写在690V档下,而415档下应当写105kA。可见写样本的人不认真。
这两个参数与电力变压器的容量有关。隔离开关的短路接通能力应当大于变压器产生的冲击短路电流峰值Ipk。
设电力变压器的容量是1250kVA,阻抗电压为6%,低压侧电压为400V,我们应该为进线回路配套隔离开关。
因此,隔离开关的额定电流必须大于1804A,它的短路接通能力必须大于63kA。这两个参数满足后,其它的参数就自动满足了。
我们查范例,发现OT2000满足规定的要求。它的额定电流为2000A,大于1804A;它的短时耐受电流Icw(1s)=55kA,乘以2.2后得到121kA,远大于63kA,故满足要求。