低壓成套電器的短路耐受強度試驗

蒲朝容

(遵義市產品質量檢驗檢測院，貴州 遵義 563000）

1 引言

2005 年07 月29 日，我國發布GB7251.1-2005《低壓成套開關設備和控制設備第1 部分型式試驗和部分型式試驗成套設備》，原來的GB7251.1-1997 作廢，低壓成套開關設備的短路耐受強度試驗一直是備受關注的重點試驗項目。 筆者所在的遵義市產品質量檢驗檢測院受遵義長征輸配電設備有限公司的委托， 對該企業的低壓成套開關設備進行短路耐受強度試驗，試驗的總則為：成套設備必須能夠耐受最大至額定短路電流所產生的熱應力和電動應力， 并出具國家強制性認證試驗報告。本文主要介紹了低壓成套電器設備的內部電路設計，低壓成套電器的短路耐受強度試驗，對此試驗做一個簡單的介紹。

2 低壓成套電器設備的內部電路設計要求

成套設備內的電路主要包括： 主電路和輔助電路兩大組成部分，而主電路中的母線（裸露或絕緣的）的布置應保證其在正常工作條件下避免發生內部短路現象。 除非另有規定，母線應按照有關短路耐受強度的資料進行設計，并且，應使其至少能夠承受由電源側的保護電器限定的短路強度。 在框架單元內部，主母線和功能單元電源側及包括在該單元內的電器元件之間的連接導體（包括配電母線）只要布置得在正常工作條件下，相與相之間及相與地之間發生內部短路的可能性極小，該連接導體可以根據每個單元內相關短路電器負載側的衰減后的短路強度來確定。 這種導體最好是堅硬的固體剛性制品。

輔助電路的設計應考慮采用電源接地系統并保證在帶電部件和裸露導電部件之間的接地故障或故障不會引起危險的誤動作。 一般來講，輔助電路應保護以防止短路的影響。 但是，如果短路保護電器的動作可能造成危險事故，就不應配備保護電器。 在此情況下，輔助電路導線應使其在正常工作條件下，不會發生短路。

3 試驗樣機的描述及結構特點

樣機為GGD 低壓成套開關設備，GGD 低壓成套開關設備由柜體、隔離開關、萬能式斷路器、母排、N 排、PE 排、母線框等構成。 構架采用8MF 冷彎型鋼經過局部焊接組裝而成， 殼體2.0mm、門1.5mm、柜架2.0mm。 零部件按模塊原理設計，有E=20mm 模數的安裝孔，在柜體的下部、后上部和頂部均裝有通風散熱孔。 柜體的所有金屬部件都有防腐蝕措施，鍍鋅或環氧粉末噴涂。 柜體為封閉式結構，內部各電器元件固定式安裝，柜體前后開門，接地螺釘M12。 該樣機的操作方式以手動和電動相結合，采用落地安裝的安裝方式，接線方式為上進下出。 試驗樣機的額定工作電壓為AC400V，額定絕緣電壓為AC690V。 主母線（水平母線）的額定電流、額定短時耐受電流和額定峰值耐受電流為1600A、30kA/63kA。 主開關的額定電流及極限短路分斷和運行短路分斷能力及額定短時耐受電流為：1600A、40kA、30kA。

4 低壓成套開關設備的短路耐受強度試驗

4.1 試驗安排

成套設備及其部件應像正常使用時一樣安置。 除了在母線上的試驗和取決于成套設備結構形式的試驗以外，如果各功能單元框架結構不同，試驗時選典型單元進行

4.2 試驗的實施

如果試驗電路中包含有熔斷器， 應采用最大電流額定值（對應于額定電流）的熔斷體，如果需要，應采用制造廠規定的熔斷器。 試驗成套設備時所要求的電源線和短路連接導線應有足夠的強度以耐受短路， 它們的排列不應造成任何附加的應力。 如果沒有其他規定，試驗電路應接到成套設備的輸入端上，三相成套設備應按三相連接。

對于所有短路耐受額定值的驗證在電源電壓為1.05 倍額定工作電壓時，預期短路電流值應由校準示波圖來確定，該示波圖應由一根可忽略阻抗的連接線在被短路的成套設備電源側的導體上，而且要盡可能靠近成套設備電源輸入端的地方取得。 示波圖應顯示一個恒定電流，該電流可在某一時間內測得（即該時間等于成套設備內保護器件的動作時間） 或在一規定時間內測得，該電流值近似于規定的值。 用交流進行短路試驗時，試驗電路的頻率允許偏差為額定頻率的25%。

在工作中用與保護導體連接的設備的所有部件， 包括外殼，應進行如下連接：（1）對適用于帶中性點接地的三相四線系統，并有相應標志的成套設備，可接在電源中性點或接在允許預期故障電流至少為1500A 的電感性人為中性點。 （2）對于同在三相四線系統中使用一樣也適合在三相三線系統中使用并有相應標志的成套設備，要同對大地產生電弧的可能性很小的相導體連接。

試驗電路應包括一個適當的檢測裝置 （如一個由直徑為0.8mm，長度不超過50mm 的銅絲作熔芯的熔斷器）用以檢測故障電流。 除了下面注2 和注3 所說的，在此可熔斷元件的電路中，預期故障電流為1500A±10%。 必要時，用一個電阻器把電流限制在該值上。

4.3 短路電流值及其持續時間

進線單元中帶有短路保護器件的成套設備： 與給定的預期短路電流相對應的電流應持續流通， 直到保護器件切斷為止。 進線單元中不帶有短路保護器的成套設備：應該在指定的保護器件的電源側， 以預期電流進行所有的短路耐受額定值，動應力和熱應力的驗證。 如果制造廠給出了額定短時耐受電流：額定峰值耐受電流、額定限制短路電流或額定熔斷短路電流的值，則該預期電流應與制造廠給出的值相等。

在短時和峰值耐受試驗時，如果有過載脫扣裝置，在試驗時發生脫扣動作，則試驗無效。 所有的試驗應在設備的額定頻率在±25%偏差內及一定的短路電流的功率因數下進行。 標定電流值應是所有相中交流分量的平均方均根值。 當以最大工作電壓進行試驗時，標定電流是實際試驗電流。 在每相中電流偏差應在0～+5%之內，而且功率因數偏差應在-0.05～0 之內。在施加電流的規定時間內其交流分量的方均根值應保持不變。

4.4 檢驗項目及檢驗要求（見下表1）

以上項目檢測試驗的結果如下：1）柜架結構無變形；2）母線無變形；3）母線絕緣支持件無破裂現象；4）所有連接部位的緊固件無松動；5）仍應滿足功能單元互換性要求，在垂直母線短路耐受強度試驗之后抽插一次；6）保護導體的連續性未受破壞；7）仍應符合產品防護等級的要求；8）檢測器件未指示出有故障電流發生。

5 結語

綜上所述，該企業生產的低壓成套開關設備(GGD)的短路耐受強度試驗為合格。整個試驗符合GB7251.1-2005 的型式試驗要求。

[1]GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999 低壓成套開關設備和控制設備第1 部分： 型式試驗和部分型式試驗成套設備項雅麗，王春娟，羅重，歐惠安等

[2] 諶瑜. 低壓成套開關設備型式試驗及其常見問題分析[J].機電設備，2007，24(10):16-18

[3]李東波，張玉剛，黃成偉.低壓成套開關設備[J].電氣時代，2004，6:043