GBZ 25842.1-2010 低压开关设备和控制设备 过电流保护电器 第1部分：短路定额的应用.pdf

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1、ICS 291300K 30 a雷中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GBZ 2584212010IECTR 619121：2007低压开关设备和控制设备过电流保护电器第1部分：短路定额的应用2010一1223发布LowVoltage switchgear and controlgearoVercurrent protectiVe devicesPart 1：Application of shortcircuit ratings(IECTR 619121：2007，IDT)2011一05一01实施宰瞀徽紫瓣訾糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19GBz2584212010IECTR6191

2、21：2007目次前言引言1范围2规范性引用文件3定义和特性索引4应用原理安装5特性低压成套设备(开关、配电盘等)6特性开关电器7产品特性实际应用举例附录A(资料性附录)接触器和起动器保护用合适的scPD的替代法(置换法)参考文献V11123 前 言GBZ 2584212010lECTR 619121：2007GBz 25842低压开关设备和控制设备过电流保护电器分为2个部分：第1部分：短路定额的应用；第2部分：过电流条件下的选择性。本部分为GBz 25842的第1部分。本部分等同采用IEcTR 619121：2007低压开关设备和控制设备过电流保护电器第1部分：短路定额的应用(英文版)。为便

3、于使用，本部分做了下列编辑性修改： 删除国际标准的前言；将“本报告”改为“本部分”；一一将“3定义和特性按字母顺序的列表”改为“3定义和特性索引”。本部分的附录A是资料性附录。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国低压电器标准化技术委员会(sAcTc 189)归口。本部分负责起草单位：上海电器科学研究所(集团)有限公司。本部分参加起草单位：浙江正泰电器股份有限公司、常熟开关制造有限公司、上海电器股份有限公司人民电器厂、施耐德电气(中国)投资有限公司、上海良信电器股份有限公司、浙江科丰电子有限公司、常安集团有限公司、人民电器集团有限公司、余姚市嘉荣电子电器有限公司、上海电器设备检测所。本部分

4、主要起草人：黄兢业、季慧玉。本部分参加起草人：方凤枢、周建兴、丁一先、何巍伟、李生爱、倪仕杰、朱明龙、吴爱新、钱加灿、陈建兵。GBz2584212010IEcTR619121：2007引言 GB14048和GB7251目前对开关电器和成套设备分别规定了短路定额，该定额根据设备在一个峰值电流水平、一个规定时间的电流有效值和或一个取决于所串联的短路保护电器的电流水平下运行的能力而定。事实上电路设计人员需要全面理解各种短路定额并能够正确应用才能避免使电路或设备处于不合适的短路保护状态，同时才能充分利用设备和系统的容量以免造成额外的浪费。GBz 2584212010IECTR 619121：2007低

5、压开关设备和控制设备过电流保护电器第1部分：短路定额的应用1范围GBz 25842的本部分作为低压开关设备和控制设备及成套设备标准短路定额的应用导则，概括了其短路定额的定义，并对其应用提供相应示例。注：本部分自身不涉及家用电器的安装。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBz 25842的本部分引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB 72511 低压成套开关设备和控制设备 第1部分：型式试验和部分型式试验

6、成套设备(GB 72511 2005，IEC 604391：1999，IDT)GB 72512低压成套开关设备和控制设备第2部分：对母线干线系统(母线槽)的特殊要求(GB 72512 2006，IEC 60439 2：2000，IDT)GB 109631 电气附件家用及类似场所用过电流保护断路器 第1部分：用于交流的断路器(GB 1096312005，IEC 60898 1：2002，IDT)GB 135391 低压熔断器第1部分：基本要求(GB 1353912008，IEc 60269 1：2006，IDT)GBl40481低压开关设备和控制设备第l部分：总则(GBl404812006，IE

7、c 60947 1：2001，MOD)GB 140482 低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器(GB 140482 2008，IEC 609472：2006，IDT)GB 140483低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器(GB 140483 2008，IEC 609473：2005，IDT)GB 140484低压开关设备和控制设备 机电式接触器和电动机起动器(GB 140484 2010，IEC 6094741：2009，MOD)GB 140489低压开关设备和控制设备第62部分：多功能电器(设备)控制与保护开关电器(设备)(CPS)(GB 140489

8、 2008，IEC 6094762：2007，IDT)GBT 14598(所有部分) 电气继电器(IEc 60255(所有部分)，IDT)GB 16895(所有部分) 建筑物电气装置(IEc 60364(所有部分)，IDT)GB 169171家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RcBO) 第1部分：一般规则(GB 169171 2003，IEc 610091：2003，MOD)3定义和特性索引定义和特性名称 对应条款l预期短路电流j。 4l短路电流峰值I。 GBz2584212010IECTR619121：2007定义和特性名称对应条款对称短路分断电流J- 4稳态短路电流I。4短

9、路保护电器(scPD)4限制短路定额(后备保护)4成套设备中一条电路的额定短时耐受电流J_5成套设备中一条电路的额定峰值耐受电流j。t5成套设备中一条电路的额定限制短路电流I。5符合GB140483的熔断器组合电器 62b)1)符合GBl40482的断路器62b)2)符合GBl09631的断路器62b)2)符合GB169171的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RcBOs)62b)2)符合GB140484的保护式起动器 62b)3) 符合GB140484的保护式开关电器 62b)3)符合GB140489的控制与保护电器(cPs)62b)4) 熔断体分断能力631熔断体截断电流631 熔断体的熔

10、断12“焦耳积分)特性631 符合GB140482的断路器的额定短路接通能力I皿632 符合GB140482的断路器的额定极限短路分断能力I。 632 符合GB1482的断路器的额定运行短路分断能力J。 632 符合GB140482的断路器的额定短时耐受电流j。，632 符合GB140482的断路器的截断电流632符合GB140482的断路器的j2t(焦耳积分)特性 632 cPs的额定短路分断能力r。，633符合GBl09631的断路器和符合GB169171的带过电流保护的剩余电流动作断路器634 (RcBOs)的额定短路能力J。接触器或电动机起动器的额定限制短路电流I。742 符合GBl0

11、9631的断路器和符合GB169171的带过电流保护的剩余电流动作断路器75(RcBOs)的运行短路分断能力J。4应用原理安装为了确保电器在短路条件下的动作能力，电路设计人员先应考虑在电器设备的每一个安装点的预期故障等级值。这源自于系统保护研究，短路参数规定如下：预期(可获得的)短路电流J。在电源不变的情况下，电路可被一电阻可忽略的理想连接所代替时所流过的电流。短路电流峰值I。预期(可获得的)短路电流的最大可能的瞬时值。GBz 2584212010IECTR 619121：2007对称短路分断电流I。在开关电器触头第一个分离的极分离的瞬间，预期(可获得的)短路电流的对称交流分量在一个周期内的有

12、效值。稳态短路电流Jk在暂态现象衰减之后，预期短路电流所维持的有效值：不受限的；受sCPD(短路保护电器)限制的。其他有用的定义：短路保护电器(sCPD)用分断短路电流来保护电路或电路部件免受短路电流损坏的电器。限制短路定额(后备保护)开关设备或成套设备的短路定额，取决于与开关设备或成套设备所串联的sCPD。5特性低压成套设备(开关、配电盘等)成套设备的短路定额由制造商规定，一般为在与系统设备连接点上用电流和时间来描述的最大可允许的预期短路电流。成套设备的短路定额应大于或等于系统连接点上的最大预期短路电流。成套设备的制造商应确保成套设备(进线电器、出线电器、母线、联结等)中进线和出线端子问的电

13、器的性能。短路定额由制造商依据GB 7251系列标准规定的内容确定。GB 7251中定义成套设备短路定额的术语如下：额定短时耐受电流I。，(成套设备中一条电路的)概括为：在规定的试验条件下成套设备中一条电路能够无损承载的短时电流的有效值，用电流和时间来描述，如20 kA，02 s。额定峰值耐受电流I。t(成套设备中一条电路的)概括为：在规定的试验条件下电路能够承受的峰值电流值。额定限制短路电流I。(成套设备中一条电路的)概括为：在规定的试验条件下一条由scPD进行保护的电路在scPD动作时间内能够圆满承受的预期短路电流的有效值。注：短路保护电器可以是成套设备的集成部分也可以是分立元件。成套设备

14、可以只规定I。值。成套设备可以规定I。和Ipk的值(但不应只规定I。或I，。的值)。成套设备可以规定IIDk、J。的值。成套设备可以根据电路保护装置和或系统电压的不同而规定不同的f。的值。成套设备可以根据短时时间(如02 s、o5 s、1 s)的不同而规定不同的I。，的值。6特性开关电器61概述应根据开关电器短路能力来考虑其在具体应用时的功能，通常一个开关设备应考虑以下两方面的功能：自身具备短路保护能力和在适当场合下作为ScPD应用。62开关电器自身具备短路保护功能下列情况需考虑：a)单独的负载和过载开关，不具备任何短路分断能力：在这种情况下开关设备与成套设备(见第5章)类似，具有I。和或限制

15、短路定额，但另外具有额定短路接通能力GBz2584212010IECTR619121：2007b)负载、过载和短路通断能力：1)符合GB140483的熔断器组合电器一熔断器组合电器一般通过自保护直到达到熔断器 的分断容量。在这种情况下短路分断功能由组合熔断器提供，开关设备具有限制短路电流定额；2)符合GB140482的断路器，符合GB 109631的断路器，符合GB169171的带有过电流保护的剩余电流动作断路器(RcB0s)一短路条件下它们自身具备保护功能直到达到其额定分断能力(见632)。如果故障等级超出了额定分断能力，断路器可以通过其后备保护scPD动作；3)符合GB140484的保护式

16、开关电器和保护式起动器一接触器、半导体控制器或含过载 保护、手动开关电器和规定scPD配套的电动机起动器。这些设备具有额定限制短路电流，。，短路条件下其自身具备短路保护功能直到达到其J。；4)符合GB140489的控制与保护开关电器(CPs) 可以手动或以其他方式操作、带或不带就地人力操作装置的开关电器(设备)。cPs能够接通、承载和分断正常条件下包括规定的运行过载条件下的电流，且能够接通在规定时间内承载并分断规定的非正常条件下的电流，如短路电流。cPS具有额定运行短路分断能力，可以在达到此极限的时间内进行自身保护。63开关电器作为sCPD应用631符合GB140483的熔断器组合电器和熔断器

17、作为scPD由于熔断器组合电器的短路分断功能由熔断器来完成，因此需要考虑熔断器的特性，GB135391中规定如下：熔断体的分断能力概括为：在规定的使用条件和电压下熔断体所能够分断的预期电流值(对于交流设备指交流有效值)。熔断体的截断电流 概括为：在熔断体为阻止电流达到预期峰值而动作的分断过程中电流所达到的最大瞬时电流值。熔断体的熔断12t特性 概括为：短路条件下在熔断体整个熔断时间内电流平方的积分。有时称作“允通能量”，当用A2s表达时，表示每欧姆的能耗，即表征电路中的热效应。见图1：熔断器，2t特性示例。632符合GB140482的断路器作为scPD断路器自身具有短路分断功能，下列特性应予以

18、考虑：塑料外壳式断路器(MccBs)和万能式断路器(AcBs)按GB140482规定设定如下额定值：额定短路接通能力I。概括为：断路器能够接通的最大预期峰值电流。额定极限短路分断能力J。概括为：断路器在规定的电压、规定的试验条件(包括一次分断操作和一次接通分断操作)下所能分断的预期电流有效值。断路器的f。额定值应等于或大于所安装点处的预期(可达到的)短路电流值。断路器自身由其他scPD保护的情况除外，在组合之后可以分断更高的短路电流。见图3：组合sCPD示例额定运行短路分断能力J。概括为：断路器在规定电压、规定的试验条件(包括一次分断操作和两次接通分断操作)下能GBz 2584212010IE

19、CTR 619121：2007够分断的预期电流的有效值。GB 140482中规定了I。I。之间的固定比例关系为25，50，75或100。断路器的I。定额应用于在短路故障之后需要确保运行连续性的情况。额定短时耐受电流J。概括为：基于规定的试验条件基础上，由制造商规定的短路电流的有效值。GB 140482中给出了最小值。只有在断路器配备延时短路脱扣器情况下，才可规定其额定短时耐受电流J。值。断路器因其短路延时不同(如o2 s，o5 s，1 s)可具有不同的f。值。所有符合GB 140482的断路器均有I。和I。值。GB 140482中没有规定的但应用于短路保护的断路器特性有：断路器截断电流概括为：

20、当断路器为防止电流达到预期峰值而进行分断动作时电流的最大瞬时值。注：限流断路器在短路条件下可截断电路电流；非限流断路器则不能截断电路电流。断路器的J2(焦耳积分)概括为：短路条件下在断路器整个动作时间内电流平方的积分。有时称作“允通能量”，当用A2 s表达时，表示每欧姆的能耗，即表征电路中的热效应。见图2：断路器I 2特性示例。非自动的断路器(即不带过电流保护)也可与符合GBT 14598的外部过电流保护继电器组合后作为scPD使用。633 符合GB 140489的控制与保护电器(CPS)作为SCPDcPs具有额定运行短路分断能力，。，cPs作为scPD应用时同断路器(见632)。634 符合

21、GB 1 09631的断路器(McBs)和符合GB 169171的剩余电流动作断路器(RcBos)作为SCPDMcBsRcB0s自身具有短路分断功能，下列特性应予以考虑：额定短路能力，。概括为：断路器的极限短路分断能力。McBsRcBOs也要进行运行短路分断能力(，。)试验，I。，与J。具有固定关系(见表1)。7产品特性实际应用举例71概述在一些简单的研究中仅引用稳态短路电流It的有效值。峰值电流被认为与由总的功率因数决定的，。有效值有关，这种对应关系由相关标准考虑，例如GB 1404812006中的表16。72电缆保护短路保护电器(sCPD)在电路保护中的详细应用在GB 16895中规定，并

22、给出(12)scPD(2S2)自式中：是系数，取决于电缆材料(传导率和绝缘)；s是导体的名义截面积。在没有延时的电器中，一般认为根据过载保护性能并在配套scPD的短路容量满足上述公式要求的基础上选择的保护电器可提供完整的短路保护功能。对于符合GB 135391的熔断器和符合GB 109631的McBs，由于保护电器的动作特性在各自的产品标准中已规定，一般认为基于电路过载保护所选择的保护电器可用于确定电缆的短路保护参数。电缆参数通常以表格的形式在安装规范中给出。GBz2584212010lEcTR619121：200773低压成套设备短路保护731成套开关和控制设备(配电盘电动机控制中心(Mcc

23、)用有效值表示的在配电盘输入端的预期短路电流可通过系统保护研究获得。a)如果配电盘MCC的I。电流值高于预期电流等级，则仅要求限制短路持续的时间在相应的短时时间内。可通过在其上游或配电盘MCC进线端的预期短路电流来整定短路脱扣器的延时时间；b)如果配电盘Mcc的f。额定值高于预期电流等级，则仅要求电路中配有规定的scPD。scPD可以安装在电路上游或安装在配电盘Mcc中。注：使用制造商规定的scPD非常重要，如熔断器不能由高一额定等级的熔断器或熔断体来代替。732母线干线系统(BTs)用有效值表示的BTs输入端的预期短路电流可通过系统保护研究获得。a)如果BTs的，。电流值高于预期电流等级，则

24、仅要求限制短路持续的时间在相应的短时时间内。可通过在其上游整定短路脱扣器的延时获得；b)如果BTs的f。电流值低于预期电流等级It，则仅要求在电路上游或在母线干线馈电单元中配备有规定的scPD，f。额定值高于k。合适的scPD可以对照型式试验参数通过计算截断电流和焦耳积分特性确定。见图4：从型式试验参数中推导限制定额的示例。74接触器和起动器短路保护741概述电动机起动器和接触器在短路时一般不能进行自保护，因此需要配备scPD。在这种情况下，GB140484中的试验程序考虑到了在严重短路情况下保护敏感设备不受损害的困难性，因此其限制定额允许与scPD有下列2种协调配合：“l”型协调配合，要求接

25、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；“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，且应能够继续使用，允许触头熔焊，但制造厂应指明关于设备维修所采用的方法。这些定额仅能通过型式试验获得，选择scPD所需的数据从接触器起动器制造商处获得，同时要考虑额定工作电流、额定工作电压及其相应的使用类别。用短路保护电器(scPD)作为后备保护的接触器以及综合式起动器、保护式起动器，其额定限制短路电流应在两个预期电流等级下进行短路试验：a)在额定限制短路电流I。下；和b)在表2中所示的“r”电流下进行附加试验，试验电流“r”被认为是接

26、触器的临界电流，此试验确保接触器在这个电流等级下的性能。注：有关熔断器和接触器电动机起动器之间协调配合的更多信息在IEcTR61459中给出。附录A给出了接触器和起动器保护用合适的scPD的替代法(置换法)。742符合GB140484的保护式开关电器和保护式起动器这些电器具有额定限制短路电流I。I。应等于或大于在此安装位置的预期短路电流。额定限制短路电流I。根据所处的试验条件(包括设备的安装方式及外壳的安装等)获得。按GB140484中的试验程序规定scPD在接触器或控制器或电动机起动器达到分断容量时开始承接某一等级的故障电流。见图5：电动机起动器与sCPD之间的协调配合图解。GBz 2584

27、212010IEcTR 619121：2007743 符合GB 140489的控制与保护开关电器(cPs)短路情况下cPs的动作能力根据额定运行短路能力J。，来确定，cPs可以在达到此极限前进行自我保护。在以下两种临界电流下进行附加试验：a)预期电流“r”，用于接触器和电动机起动器(见741)；b)预期电流I。在1530倍额定电流J。下。cPs有效提供了在短路故障下连续运行的协调配合水平。此试验条件下不允许熔焊。75符合GB 109631的家用和类似用途的短路保护用断路器(McBs)和符合GB 169171的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RcBos)注：本部分自身不涉及家用电器的安装。Mc

28、BsRcBOs具有额定短路能力I叽，概括为：断路器在规定的电压下，在规定的包括一次分断操作和一次接通分断操作试验条件下所能分断的预期电流的有效值。McBsRcBOs也具有运行短路分断能力f。，概括为：断路器在规定的电压下，在规定的接通分断操作试验条件下所能分断的预期电流的有效值。产品标准中规定了。，和I。之间的固定关系(见表1)。McBs和RcB0s标有I。值而没有标I。值时，可按上述关系确定I。值。McBsRcBOs的I。额定值应等于或大于在此安装位置的预期(可获得的)短路电流值。当McBs用于家庭(家用)环境之外的场所时，McBs也许需要其他scPD作为其后备保护，在此情况下仅需试验McB

29、s和scPD之间的协调配合是否满足要求即可。这需要从scPD的制造商或McBs的制造商处获得详细数据。在超出GB 109631的范围之外应用MCBs时，即额定电流值超过125 A和或额定电压值超过440 v，可按GB 140482的规定确定并应用(见632)。表1 符合GB 109631的McBs的运行短路能力(J。)与额定短路能力(J。)之间的比值系数KI。 Kj。6 O。o A 16。O A10 o。OA 050aj。，最小值：6 o。O A，bf。最小值：7 500 A。表2相应于额定工作电流的预期试验电流值额定工作电流 预期试验电流“r”j(AC一3)1A kAoJ。16 116I。6

30、3 363f。125 5125J315 10315I。630 18630f。l 000 301 000f。1 600 42l 600r。 制造商和用户协商确定a如果接触器或起动器没有规定使用类别Ac_3的额定值，预期电流“r”可根据制造商规定的各种使用类别中最高的额定工作电流值加以确定。GBz2584212010IEcTR619121：20078允通能量(A2s)【fI 车、I、L允通能量(A2s)图1熔断器rf特性示例100kA 图2断路器rf特性示例je交接电流；c。非限流断路器(N)c2限流断路器(L)。GBz 2584212010IECTR 61912-1：2007冈80kAI一iR

31、lo(C一)图3组合SCPD示例七I ，(Cl+岛)1)BTs的峰值耐受电流(I。k)，取自GB 72512的型式试验一682210 3150 kA用于BTs的80 kA的限流断路器的热额定截断峰值电流一120 kA注：根据GB 72511，22为峰值对有效值的比率。2) BTs在68 kA时的耐受允通能量(12f)，取自GB 7251 2的型式试验一r6810321=4 624106 A2 s用于BTs的80kA的限流断路器的热额定允通能量一70106 A2 s系统在短路条件下得到保护。图4从型式试验参数中推导限制定额的示例9GBz2584212010IECTR619121：2007lO说明

32、：I。交点电流；J，预期电流；f。额定限制短路电流。注：a自冷态起的过载继电器时间一电流特性平均曲线。b接触器时间电流特性耐受能力。a)电动机起动器与熔断器之间的配合时间a自冷态起的过载继电器时间一电流特性平均曲线。b接触器时间电流特性耐受能力。b)电动机起动器和断路器之间的配合图5电动机起动器与scPD之间的配合图解间一电流限值电流GBz 2584212010IECTR 619121：2007附录A(资料性附录)接触器和起动器保护用合适的sCPD的替代法(置换法)经过实验验证的有效替代条件：a)仅scPD可以被替代；b)仅相似类型的scPD可被替代，即熔断器替代熔断器，断路器替代断路器；c)

33、对于过载继电器或接触器，用于1型和2型协调配合的scPD的替代是有效的。验证的依据为制造商根据GB 140484中相关试验的结果给出的信息。试验方法由下列三部分组成：替代验证用于替代操作的额定工作电压、额定工作电流、额定限制短路电流(，。)不应高于相关试验数据。替代f。和J2验证考虑到替代scPD的特性，为确定额定限制短路电流I。和额定工作电压，应验证I，和J2值。接触器过载验证经过上述验证确定的I。值和12不应大于相关试验值。符合上述验证的scPD被认为是有效的，无需进行进一步的试验验证。GBz2584212010IECTR619121：2007参考文献1 IEcTR61459熔断器和接触器电动机起动器之间的配合一应用导则