關于低壓成套開關設備中N母排的短路耐受強度試驗必要性的探討

劉志黨，王超

(沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧 沈陽 110141)

1 引言

GB7251.1－2005《低壓成套開關設備和控制設備第一部分:型式試驗和部分型式試驗成套設備》(以下簡稱成套設備)標準中，規定了“低壓成套設備”的型式試驗項目和試驗結果的判定標準，其中8.2.3條款為:“短路耐受強度驗證”。

8.2.3.2.3條款為:“主電路試驗”，該條款規定了主母排三相短路耐受強度試驗和中性母排(N排)短路耐受強度試驗的方法。8.2.3.2.5條款為:“試驗結果”，規定了“短路耐受強度驗證”試驗結果的判定標準。

8.2.3.2.5試驗結果

試驗后，導體不應有任何過大的變形，只要電氣間隙和爬電距離仍符合7.1.2的規定，母排的微小變形是允許的。同時，導線的絕緣和絕緣支撐部件不應有任何明顯的損傷痕跡，也就是說，絕緣物的主要性能仍保證設備的機械性能和電器性能滿足本標準的要求。

檢測器件不應指示出有故障電流發生。

導線的連接部件不應松動，而且，導線不應從輸出端子上脫落。

在不影響防護等級，電氣間隙不減小到小于規定數值的條件下，外殼的變形是允許的。

母排電路或成套設備框架的任何變形影響了抽出式部件或可移式部件的正常插入的情況，應視為故障。根據筆者多年從事檢測工作的經驗，認為，此項試驗結果的合格與否，完全取決于母線絕緣支撐件(母線框)的材質、強度及母線框的間距。

在母線框的材質、強度及間距相同的情況下，認為N排受力小于A、B、C三相母排的任何一相受力，因此認為N排的“短路耐受強度試驗”意義不大。

2 電動力的計算

兩條平行細長載流導體間的電動力:

3 電動力的最大值

(1)三相短路時電動力的最大值

圖1

圖2

圖3

式中，i(3)sh為三相沖擊電流。

(2)兩相短路時電動力的最大值

4 實例分析

依據GB7251.1中規定，制造商與用戶之間如無其他協議，中性母排試驗的電流值應為三相試驗時相電流的60%，即IN=60%I

母線的布置方式分為水平排列和垂直排列兩種，在這兩種布置方式下，母線所受電動力的計算方式是一致的，現以垂直排列方式為例進行計算分析。

由于受母線夾(框)的限制，母線的布置分為以下三種基本方式:

(1)A，B，C，N均為單根母排 如圖4、圖5所示。

圖4 ABCN四相

圖5 ABC+N三加一相

①當ABCN四相排列時，各相所受電動力為:根據式(2)

根據式(3)

根據式(1)

可見FBmax＞FAmax＞FNmax

故各相單根母排所受電動力為:

②在N線排短路耐受強度試驗時

N線排所受電動力為:

主母排的單根母排所受電動力為:

(只要 a＞2b，則 Fnamax＞Fnmax)

③當ABC+N三加一相排列時，A相和B相的受力情況和四相排列時的受力情況是一樣的，N相的受力情況，由于母排間距a的變大而減小，會小于四相排列時N相的受力情況，可見。

(2)A，B，C，N均為雙根母排如圖6、圖7所示。

圖6

圖7

當A，B，C，N均為雙根母排時，可把雙根母排看做一體，均當做單根母排處理。

(3)A，B，C為雙根母排，N為單根母排如圖8所示。

圖8

設同相母排的中心距為b，通過每個單根母排的電流為0.5I，電動力分析如下:

在主母排三相短路耐受強度試驗時，每相的單根母排除了受到另兩相的電動力以外，還要受到同相的另一根母排的電動力:

根據式(1)兩根同相母排間的電動力為:

目前通用的母線框的實際尺寸如下:

(a=100mm，b=20MM)。

圖9 故各相單根母排所受電動力

可見:F單Bmax＞F單Amax＞FNmax

F單Bmax＞F單Amax＞FNAmax

5 結語

綜上所述，本文認為低壓成套設備中N母排的短路耐受強度試驗是沒有必要進行的。同理，母線槽中N線排的短路耐受強度試驗也是如此。

［1］國家標準GB7251.1－2005/IEC 60439－1:1999低壓成套開關設備和控制設備第一部分:型式試驗和部分型式試驗成套設備［S］.中國標準出版社.

［2］國家標準GB7251.2－2006/IEC 60439－2:2000低壓成套開關設備和控制設備 第一部分:對母線干線系統(母線槽)的特殊要求［S］.中國標準出版社.

［3］電器理論基礎(修訂本)［M］.機械工業出版社.

［4］電器學理論基礎［M］.機械工業出版社.