广州黄埔区电工证培训考试

现在我们来谈谈电动机电路中最有趣关系——断路器、接触器和热继电器三者之间的保护协调性。

首先，我们给出一个定义：主动元件和被动元件。

主动元件——指的是能够开断短路电流的元件。在全部种类的低压开关电器中，只有两种元件具备这种能力，就是断路器和熔断器。

被动元件——指的是不能够开断短路电流，只能被动地承受短路电流冲击的元件。对于题图中的三个元件来说，接触器和热继电器属于被动元件。

我们来看看短路电流的波形，如下：

 

这张图是我用MATLAB绘制的。我们看到短路发生在时刻零。其后10毫秒时出现了冲击短路电流峰值Ipk。我们还看到，直流分量大约在第5周波时衰减完毕，时间是短路后5X20=100毫秒。其后，短路电流中只剩下周期分量，也即短路电流的稳态值。

 

我们还知道，断路器开断的最短时间，一般的断路器（非限流型断路器）至少需要15毫秒。于是在断路器还尚未开断的这段时间内，冲击短路电流峰值必定通过了断路器的主触头，也通过了接触器的主触头，还通过了热继电器的主回路。

（1）接触器的主触头问题

我们来看GB14048.4-2010《低压开关设备和控制设备_第4-1部分 接触器和电动机起动器 机电式接触器和电动机起动器（含电动机保护器）》中的表：

 

请特别注意看使用类别AC-3和AC-4。AC-3表示电动机直接起动，接触器的过载倍数是8倍；AC-4表示电动机可逆起动和点动，接触器的过载倍数是10倍。

 

也就是说，如果流过接触器的电流超过10倍额定值，则接触器的触头可能会被熔焊。

我们再次看看短路电流曲线以及其中10倍额定电流的位置：

 

其中红色线就是10倍额定电流（运行电流）的位置。由此可见，当发生短路时，接触器主触头发生熔焊的可能性极大。

 

在GB14048.4-2010中，把断路器与接触器之间的保护配合关系称为SCPD：

SCPD有两种，即类型1和类型2。

从标准中看到，类型1指的是断路器开断短路电流后，接触器已经不能使用，必须更换；类型2指的是断路器开断短路电流后，接触器还能继续使用。

下图是断路器和接触器的SCPD型式试验电路：

在图中：G是电源，PV是电压表，R是可调电阻，L是可调电抗，Rs是分流电阻，SV1～SV6是电压传感器，Q是接通开关，SCPD是短路保护电器，KM是被测试接触器，W是临时接线，SA1～SA3是电流传感器。

在做SCPD试验时有两项内容，即预期电流r测试和预定限制短路电流q测试。对于保护配合协调关系为TYPE1的试验，每次都允许更换新的元件；对于保护配合协调关系为TYPE2的试验，当进行r的O-CO试验时要使用同一台被测元件，当进行q的O-CO试验时可以使用新的元件。

试验开始前，闭合开关Q，接上试验导线W，再闭合SCPD开关，调整电流，使得流过W的电流等于接触器厂家声称的SCPD试验电流，也即模拟短路电流。调整完成后，系统复原。

下面是SCPD试验过程的描述：

（1）试验过程及关系描述

1）只有接触器的限制短路电流试验

A.预期电流r试验

●接触器KM的控制线圈通电而处于闭合位置，此时SCPD处于闭合位置，接通Q使得短路电流流过被测线路和元件，再有SCPD来分断短路电流。在此过程中，接触器KM和SCPD协调配合完成一次分断操作。

●Q被接通闭合，SCPD也闭合，接触器KM处于分断位置。将接触器线包带电使之闭合接通短路电流，再由SCPD分断短路电流。再此过程中，接触器KM和SCPD协调配合完成了一次接通和分断的操作。

B.额定限制短路电流q试验

额定限制短路电流q试验的过程同r试验。

2）既有接触器，又有热继电器的限制短路电流试验

对于热继电器来说，SCPD试验是验证其时间-电流特性曲线与主动式元件（断路器或者熔断器）时间-电流特性曲线交点上的选择性保护性能及相应的协调配合类型。

图中的交点是热继电器和熔断器（当然也包括断路器）两条时间-电流特性曲线的重合点，此点的电流被称为交接电流Ico。当电流小于Ico时，热继电器会产生动作；当电流大于Ico时，应当是熔断器动作。这里的下限是0.75Ico，上限是1.25Ico。

在Ico的左侧，应当由热继电器带动接触器执行分断动作；在Ico的右侧，应当由熔断器或者断路器执行分断动作。考虑到试验误差后，在型式试验中确定了两个试验点，最小点的试验电流0.75Ico和最大点的试验电流1.25Ico。

最小点和最大点电流测试

试验从冷态开始。将热继电器和接触器接好，并且使得热继电器动作时能够将接触器断开。试验时接触器和SCPD闭合，然后接通试验电流。试验必须要进行两次，分别以最小点试验电流和最大点试验电流来测试。

交接电流Ico的测试

将试验电流整定到Ico，然后通电50毫秒，间隔时间按不同的电流等级（100A到1600A）从10秒到240秒，具体值由试验站提供的标准关系表决定，然后在重复测试，直到完成3次试验。

我们来看下图：

我们知道，接触器的耐受过载电流的能力是以时间-电流特性曲线来表示的，见中间曲线。左边的曲线是热继电器的时间-电流平均曲线，表明热继电器的脱扣时间与过载电流的关系。显见，当电流小于Ico时，热继电器的曲线必须位于SCPD曲线的左侧。一旦越过SCPD曲线，则热继电器将会永久性地损坏。

从这里我们也可以进一步看出，热继电器和接触器是短路电流的被动承受者，它们不能去主动地切断短路电流。虽然接触器有一定的分断能力，但根据GB14048.4或者IEC60947-4，接触器的最大过载电流倍数仅为10倍而已。只有熔断器或者断路器才是切断短路电流的主动元件。

（2）限制短路电流试验结果判定

我们来看国家标准GB14048.4-2010对保护匹配关系的规定：

标准摘录：GB14048.4-2010《低压开关设备和控制设备 第4－1部分：接触器和电动机起动器 机电式接触器和电动机起动器（含电动机保护器）》：

8.2.5.1 短路条件下的性能（额定限制短路电流）

用短路保护电器（SCPD）作为后备保护的接触器和起动器，以及综合式起动器，综合式开关电器、保护式起动器和保护式开关电器，其额定限制短路电流性能，应根据9.3.4所述试验方法进行验证。试验规定为：

a) 预期电流“r”，见表13；

b) 额定限制短路电流Iq（仅当Iq大于预期电流“r”时，才进行Iq电流试验）。

SCPD的额定值应适用于任何给定的额定工作电流、额定工作电压及相应的使用类别。

协调配合类型（保护型式）有如下两种，其试验方法见9.2.4.2.1和9.3.4.2.2。

a)“1”型协调配合，要求接触器或起动器在短路条件下不应对人及设备引起危害，在未修理和更换零件前，允许不能继续使用；

b)“2”型协调配合，要求接触器或起动器在短路条件下不应对人及设备引起危害，且应能继续使用，允许触头熔焊，但制造厂应指明关于设备维修所采取的方法。

注：选用不同于制造厂推荐的SCPD时，协调配合可能会无效。

注意哦：看到这里，大家可能会明白，用同一个品牌电器的重要性！

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现在，我们已经有了足够的知识来讨论SCPD限制短路电流试验结果的判定了。我们来看看结果是什么，如下：

1）SCPD分断故障电流时熔断元件FU未熔断，（或者断路器未开断）；

2）元件的外部绝缘和元器件整体未受到破坏或碎裂；

3）按照IEC60947-4定义的对于TYPE1，壳体未击穿，但接触器受破坏是允许的，每次试验后，允许更换接触器；

4）对于TYPE2，只允许接触器的触头发生熔焊，而且用螺丝刀很容易拨开；短路试验前后，热继电器的电流整定值倍数及脱扣特性不允许被破坏；试验后，接着做介电试验，电压为2Un（不得小于1000V）保持1分钟；

（3）对于SCPD在交接电流协调配合试验判定

1）最小点试验时SCPD应当不动作，而热继电器能将接触器脱扣。

2）最大点试验时SCPD应当在热继电器之前动作，热继电器和接触器的配合关系应当满足制造厂的规定。

3）接触器和热继电器应当能通过介电试验。

很残酷的试验：经过SCPD，接触器已经快不行了，但还要进行介电能力试验。要是它有生命，非要“5555555555”不可。

4）对于接触器的时间-电流耐受能力，应当具有如下特性：试验电流大于Ico；接触器的时间-电流特性在电流小于Ico时应当位于冷态热继电器时间-电流特性平均曲线的上方。

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看到这里，相信知友们对电动机主回路元件之间的保护协调配合有了较深的认识。

讲了一大通，结论是什么呢？结论是：

在由断路器+接触器+热继电器构成的电动机控制回路中，断路器执行短路保护的任务，接触器执行合分负载的任务，热继电器执行过载保护的任务。

同时，断路器是热继电器的开断短路电流的后备保护。

那么在具体应用中，应当如何来选择这三种元件呢？我们来看下图，这是ABB的低压电动机控制回路的主电路元件选用表：

 

我来解释一下：

 

第一：在选用前必须注意到标题，其中必须要有“类型2”字样，也即SCPD的二类配合关系，以确保在出现短路故障断路器开断后，接触器仍然完好。

第二：要注意到电动机的功率。电动机的功率决定了断路器、接触器和热继电器的额定电流。

第三：要注意断路器是否为单磁的，也即只具有短路保护磁脱扣功能。

对于ABB的塑壳断路器，型号中必须具有MA或者MF字样。MA表示磁脱扣可调，MF表示磁脱扣不可调。

对于其它厂家的产品，不管是国外的还是国内的，肯定都有单磁系列的断路器。在选用时务必注意。

第四：要注意到配电网的短路容量。例如上图中的36kA字样。

配电网短路容量确定了断路器的极限短路分断能力Icu。

第五：注意到电动机的轻载和重载的区别。

当电动机起动电流倍数超过6倍，且起动时间超过30秒，则被视为重载起动。

重载起动时，为了避免热继电器提前动作，有的电路配套时间继电器把热继电器的热传感器短路，有的则让热继电器自身具有应用在重载起动下的能力。

我们来看国家标准GB14048.4-2010怎么说：

 

注意看，表中第一列为热继电器的脱扣级别，第二列为脱扣时间。

 

热继电器脱扣级别为30或者40的产品，可以应用在电动机的重载起动中。

热继电器脱扣级别10A到20应用于一般负载的电动机过载保护。

 

 

电工证分为两个证书：一个是职业资格证书（等级证），另一个是特种作业人员操作证（上岗证），按照国家的政策规定，只有职业资格证书可以领取补贴，而上岗证是不能领取的，这一点一定要搞清楚。

 

初级电工职业资格证的补贴额度是1000元，中级电工证是1500元，高级电工证是2000元。

 

 

1：首先是社保缴纳超过12个月（一年）以上；

 

2：其次是需要有一本职业资格证书（证书核发日期迄今为止不超过12个月），2017年1月1日以后的核发的证书也可申请，初/中/高级都可以，只是补贴力度不同。

 

 

初级：年满18岁，初中以上学历即可报考

 

中级：取得本职业初级电工证或者电工操作证后，连续从事本职业工作3年以上，经本职业中级达规正规培训定标准学时数，且取得毕（结）业证书。

 

取得本职业初级电工证后，连续从事本职业工作5年以上。取得经劳动和社会保障行政部门审核认定的，以中级技能为培养目标的中等以上职业学校本职业毕业证书。

 

高级：取得本职业中级电工职业资格证书后，连续从事本职业工作4年以上，经本职业高级正规培训达规定标准学时数，并取得毕（结）业证书。

 

取得本职业中级电工职业资格证后，连续从事本职业工作7年以上。

 

取得本职业中级电工职业资格证的大专以上毕业生，连续从事本职业工作2年以上。

 

取得高级技工学校或经劳动和社会保障行政部门审核认定，以高级技能为培养目标的职业学校本职业毕业证书。