越来越发现人多力量大,很多时候一些需要思考的有意思的问题自己根本意识不到,比如今天在网上看到的一个问题,如下:
1140V电压等级,短路电流比较大,目前市面上的断路器满足不了分断能力,因此想用断路器+熔断器组合,断路器用作过载保护,熔断器用作短路保护,断路器关闭短路短延时和短路瞬时功能。这种情况下,发生短路的话,断路器是否也会脱扣?只不过是在熔断器熔断之后才脱扣?
说他有意思,是因为这一个问题里面实际有好几个问题值得研究:除了提问人说的问题,还有比如:短路电流如何计算的?满足不了哪个分段能力,极限分段能力还是运行分段能力?是满足不了铭牌标注的分段能力还是满足不了断路器实际的分段能力?当然本篇文章先只回答提出的问题。
首先说这个方案是存在缺陷的。我们暂且不考虑串联之后的阻抗变化,来分析方案存在的问题以及建议方案。
一、熔断器的动作特性及与断路器配合问题
熔断器的动作原理是基于电流的热效应。当通过熔断器的电流达到或超过其额定熔断电流时,熔断器的熔丝会因为发热而熔断。熔断器分为不同的类型,如非限流熔断器、限流熔断器等。不同的类型对应的熔断曲线特性也不同。
在熔断器与只有过载长延时保护的断路器配合时,可能会出现配合不当的情况。如果熔断器的类型或者额定电流选择不当,可能会出现熔断器在短路时没有及时熔断,或者在正常过载情况下就提前熔断的问题。若熔断器的额定熔断电流过大,在短路发生时,可能在熔断器熔断前,短路电流已经对断路器等设备造成损坏;若额定熔断电流过小,在正常的负载波动或轻微过载时,熔断器就可能误动作,影响系统的正常供电。
二、关闭短路短延时和短路瞬时功能的问题
如果断路器的短路短延时和短路瞬时保护功能被关闭,只保留过载长延时保护,虽然额外添加了熔断器,但三段保护的缺失导致在发生短路的情况下仍可能存在一些风险:
1. 断路器保护特性的缺失
短路短延时保护通常用于应对持续时间较短但电流极大的短路事件,比如额定电流的3倍或5倍以上。如果关闭此功能,对于中等强度的短路故障,系统将缺乏快速响应机制。
短路瞬时保护,可以几十毫秒时间内切断8倍甚至10倍以上额定电流的短路电流,以保护下游设备免受严重损坏。关闭这一保护在面对极高幅值的短路电流时,断路器不会迅速动作。
熔断器虽然可以在极短时间内对非常高的短路电流作出反应,通过熔断来切断电路。但是,当发生短路时,断路器可能不会立刻跳闸,而是依赖熔断器来切断电路。这就导致熔断器承受过大的压力,甚至可能在熔断前造成其他电气设备或线路的损坏。所以熔断器的选择必须与断路器相匹配,确保它们共同工作时能够提供适当的保护而不互相冲突,比如我们常见的限流型熔断器通常情况下是不满足的。可以看下以下曲线对比:
2. 建议方案
综上所述,如果要用此方案,必须解决两个问题:
一是,断路器与熔断器的曲线配合,根据曲线对比,保证好开断的先后顺序,并满足选择性和灵敏度的要求,而且按照《GBT 14048.2-2020 低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器》中附录A的要求,熔断器最好放在电源侧。
二是,三段保护的完善,首先恢复必要的保护设置,应重新启用短路瞬时和短延时保护,以确保全面的短路保护。当然这些保护特性是经过严谨设计的,以确保在各种故障条件下都能提供有效的保护。
总之,关闭断路器的关键保护功能并依靠熔断器来处理短路并不是一个推荐的做法,它显著增加了系统风险,至少应保持所有必要的保护功能开启,并确保所有保护元件之间的协调一致。