在图1中,不管是图A,还是图B和图C,里面都有互投开关ATSE。这三张图有什么区别呢?
我们先看下图:
上图提出了一个问题:开关K2能保护线路吗?
我们先来看看什么叫做开关?
开关,人人皆知。但它的定义却未必清楚。
开关指的是:能够接通和分断正常的运行电流,在一定条件下也能接通故障电流,但不具有分断故障电流的能力。这样一种机械电气装置被称为开关。
此定义出现在GB14048.3《低压开关设备和控制设备 第3部分:隔离器、……》中。当然,原定义更难懂,我略加修改了一番。
我们来仔细揣摩一下:
开关能够接通正常的运行电流,这是当然的,是开关本身的属性。但是当线路中出现短路时,如果开关的触头拉开,则触头间会出现巨大的短路电流及电弧,若开关不具有灭弧能力,则开关将在瞬间被毁,线路也会因此受损。
因此,当出现短路电流时,开关必须在一定的时间内,能承受短路电流的热冲击和电动力冲击,并且不得分断短路电流。
与开关对应的就是断路器。断路器本身也是开关,但它具有分断短路电流的能力。为此,我们把断路器叫做主动元件,而开关叫做被动元件。
那么主动元件有哪些呢?只有两个,就是断路器和熔断器。
被动元件有哪些呢?有普通隔离开关,有母线系统等等,连接触器在一定程度上也属于被动元件的范畴之内。对于ATSE互投开关,它就是典型的被动元件。
有点象开车。驾驶员是主动元件,乘客是被动元件。一旦出了事,驾驶员会不自觉地保护自己。也许驾驶员没事,而他旁边的女乘客和那只狗,可就要倒了大霉了。
开关有许多参数,但与本文有关的最主要参数有:额定电流In、额定电压Un、短时耐受电流Icw和短路接通能力Icm。
额定电流和额定电压不解释,很容易理解。短时耐受电流指的是开关作为被动元件承受短路电流热冲击的能力,而短路接通能力则是指开关能够承受的最大电流,超过此电流开关将解体。
因此,开关的短时耐受电流叫做开关的热稳定性,而开关的短路接通能力叫做开关的动稳定性。
我们看下图:
图中的Ipk是变压器产生的最大短路电流峰值。注意图中的文字。
有了这些预备知识,我们就可以来讨论ATSE和断路器之间的关系了。
我们来看下图:
当ATSE的出线侧发生短路时,短路电流流过主开关、母线和ATSE开关。在这里,母线和ATSE都是短路电流的被动承受者,它们完全没有能力去切断短路电流,只能依靠主开关来保护。
我们来看看ASCO公司生产的世界顶级ATSE产品说明:
例如倒数第三行,对于1600A额定电流的ATSE来说,用断路器保护时它的短时耐受电流是100kA,时间长度是30个工频周波,即30x20=600毫秒,或者0.6秒。
考虑到开关电器的短时耐受电流的时间长度都是1秒,我们来转换一下:
因此有:
故知,在1秒时,此1600A的ATSE的短时耐受电流是77.5kA,很高的数值。
那么短时耐受电流与短路电流有和关系?
我们知道,断路器开断需要时间,设为,于是在这段时间内,短路电流对ATSE产生了热冲击作用。由于在整个
时间内,短路电流的直流分量处于不断地衰减中,因此可以近似地用短路电流的周期分量也即短路电流的稳态值来近似Icw。
具体的计算公式如下:
现在,我们应当看明白了:PC级的ATSE本身是没有分断能力的,它要靠断路器来执行线路保护。但CB级的ATSE,因为它是用断路器来构建的,它当然具有短路分断能力。只不过,这时需要配套控制器。
下图是ABB的EMAX断路器样本中有关CB级ATSE控制器的说明:
若期望能了解更多有关ATSE的信息,则请参阅ATSE的样本文档。
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