施耐德2010年培训讲义04开关的选择性、限流和级联技术介绍

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第四章开关的选择性、 开关的选择性、限流和级联技术介绍

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限流断路器 ●为什么要限制短路电流： 为什么要限制短路电流： 为什么要限制短路电流● 限流断路器能明显地将装置中短路电流产生的不良效应减小 ● 降低电缆的发热，而延长电缆的寿命 降低电缆的发热， ● 降低电动力，因而能使电气触头的变形或损坏减轻 ● 对邻近电路的测量设备的影响减小 ● 这一级联技术为下方侧的电器使用低的额定值，而使设备、外壳和设计获 这一级联技术为下方侧的电器使用低的额定值，而使设备、 得很大的节约

开关的选择性和级联性能的物理基础是开关的触头结构SLIC- LVDI training – Chen ke – 2009 June 2

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Compact NSX采用的限流技术 采用的限流技术分断单元结构静触头

● 触头表面的组成 触头表面的组成; ● 触头的重量 触头的重量; ● 触头的厚度 触头的厚度; ● 触头的压力 触头的压力; ● 开孔 开孔; ● 磁屏蔽 U; ● 气体产生部分 气体产生部分; ● 注入或压挤聚酯外壳

灭弧栅

气体 产生部分 旋转触头 封闭 小室 气体 产生部分 灭弧栅 静触头

磁屏蔽 U

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E47952

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Compact NSX采用的限流技术 采用的限流技术旋转触头的优点 ● 小而轻的触头可以尽早斥开 快速分断 小而轻的触头可以尽早斥开, 快速分断; ● 旋转 旋转: ● 双斥力 双斥力, ● 双灭弧栅 双灭弧栅, ● 低阻力 ● “快速” 并且 “ 高效 快速” 高效".E41131

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Compact NSX采用的限流技术 采用的限流技术Reflex 能量脱扣机构 ● 独立 独立. ● 快速分断 ● 从压力产生1E37954

ms, ● 完全分断时间2 ms. ● 斥力产生阈值 = 25 In

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NSX断路器的限流特性 断路器的限流特性● 限制尖峰电流( kA 峰值) 限制尖峰电流( 峰值) ● 这是通过断路器预期电流的 一部分。 一部分。断路器性能越好限 制电流值越低. 制电流值越低 ● 限制通过能量 限制通过能量i2dt ● 通过断路器的能量 通过断路器的能量: ● 尖峰电流 ● 分断时间tps IpE41126

Î

t

I

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NSX断路器的限流特性 断路器的限流特性峰值限流曲线

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NSX断路器的限流特性 断路器的限流特性热应力限制曲线

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选择性的定义● 无论什么故障条件 无论什么故障条件: ● 过载 过载, ● 短路 ● 绝缘故障 绝缘故障; ● 只能由最靠近故障点的上级断路器 脱扣。 脱扣。 ● 非故障回路保持闭合，持续供电

非故障回路保持闭合，

CB1

CB2

只有CB2 只有 脱扣

其他出线回路的供 电不受影响

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各种选择性技术● 电流选择性 电流选择性: ● 基于保护设备电流设定值的不同 基于保护设备电流设定值的不同; ● 时间选择性 时间选择性: ● 基于保护响应时间设定值的不同 基于保护响应时间设定值的不同; ● 逻辑选择性 逻辑选择性: ● 根据故障位置，紧靠故障的上级断路器： 根据故障位置，紧靠故障的上级断路器： ●故障检测； 故障检测； 故障检测 ●向其上级断路器发送不脱扣信号 向其上级断路器发送不脱扣信号. 向其上级断路器发送不脱扣信号 ● 能量选择性： 能量选择性： ● 此原理基于保护设备特殊限流能力和灵敏反映断路器中短路所产生的能量 的脱扣。当两个断路器检测到大电流时，下级断路器限流非常快， 的脱扣。当两个断路器检测到大电流时，下级断路器限流非常快，上级断 路器产生的能量不足以使其脱扣

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电流选择性

1000 A

100 A

选择性区间

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时间选择性(B类断路器 类断路器) 类断路器

保护延时时间不同

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完全的时间选择性● 具有很强电动力承受能力的断路 断路器) 器(Masterpact 断路器T(s)

Icw = Icu = Ics短路保护设备 之间的动作时间差

● 在下级断路器分断能力以下，延 在下级断路器分断能力以下， 时可以保证完全选择性

t2 t1 I(A) 短路分断能力 Icu/Ics = Icw

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能量选择性A 2s 20 m s 10 m s

10 000 5 000 2 000 1 000 500 200 100 50 20 10 5 2 1 .5 .2 .1 .05 .02 .01 .005 .002 .001 .5 .7 1

107

106

105

104

103

1022 3 4 5 7 10 20 30 50 70100 200300

.1

1

10

100 150 kA eff

脱扣曲线SLIC- LVDI training – Chen ke – 2009 June

不脱扣能量曲线14

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能量选择性● IEC60947-2 定义了计算选择性的方法 比较运行曲线的能量 定义了计算选择性的方法:比较运行曲线的能量∫i2 dt

I2t

I

I 上级断路器的不脱 扣能量曲线. 扣能量曲线

下级断路器的 限流曲线SLIC- LVDI training – Chen ke – 2009 June

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能量选择性的极限● I < Is ● 下级断路器限流后的能量小 于上级断路器脱扣的最小能 具有选择性. 量: 具有选择性 ● I > Is ● 下级断路器限流后的能量超 过上级断路器脱扣的最小能 量: 不具有选择性A2s1 m 0 s

1 7 0

上级断路器的 不脱扣能量曲 线

1 6 0

部分选择性

1 5 0

下级断路器的 限流曲线1 4 0

1 3 0

Is 1 2 0 .1 1 1 0 10 0 10 5

I(kA eff)

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