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低压成套开关设备短路耐受强度试验方法浅析

发表时间：2021/7/2 来源：《中国电力企业管理》2021年3月作者：张林孔晓龙唐云平

[导读] 短路耐受强度试验是低压成套开关设备自愿性认证试验、自我声明试验的重要试验项目，用于考察成套设备能够耐受短路电流所产生的热应力和电动应力的能力。

昆明高海拔电器检测有限公司昆明电器科学研究所张林孔晓龙唐云平 650221

摘要：短路耐受强度试验是低压成套开关设备自愿性认证试验、自我声明试验的重要试验项目，用于考察成套设备能够耐受短路电流所产生的热应力和电动应力的能力。本文结合试验经验和对相关国家标准的理解，系统介绍短路耐受强度试验的方法和注意事项，旨在为成套设备制造厂提供一些该试验的理论支持和实用性建议。
关键字：短路耐受强度标准试验
一、试验准备及实施总则
试验试被试成套设备及其部件应如正常使用时一样安置，尽可能采取固定措施。如果被试成套设备的某个试验电路中包含有熔断器，原则上应采用最大电流额定值（对应于额定电流）的熔芯。
试验成套设备时所要求的临时电源线和临时短路连接导线应有足够的强度以耐受短路，其排列不应造成任何附加应力。试验电源一般应接到成套设备的输入端上，三相成套设备应按三相连接。
对于短路耐受额定值的验证在电源电压为1.05 倍Ue时，预期短路电流值由预期波示波图来确定，使用阻抗可忽略的导体将短路电源端口短接。示波图应显示出一个稳定电流，该电流可在某一时间内测得（即该时间等于成套设备内保护器件的动作时间）。试验电路包括一个分流电阻器与电抗器并联来调整短路电流，调整短路电流时先根据试验电流和标准规定的功率因素分别计算所需投入的电阻和电抗作为参考，在进行调整。一个典型的短路耐受电流强度试验电路如图一所示。

图一典型的短路耐受电流强度试验电路
        在操作中与保护导体连接的设备的所有部件（包括外壳）应进行如下连接：对于适用于三相四线系统中带一个接地中性点的成套设备，可接在电源中性点上或接在带电感的人为中性点上。
        二、试验的实施
        用短路保护器件保护的成套设备，试验电压的施加时间应足够长。在任何情况下，不应少于10 个周波（0.2S），以确保短路保护器件动作。预期电流应根据制造商给出的额定短时耐受电流Icw、额定限制短路电流Icc或额定熔断短路电流值确定。
        低压成套开关设备的短路耐受试验应在母线、功能单元、保护导体上分别进行。典型的MNS柜的短路耐受强度试验接线如图二所示：

        1、母线试验
        主母排的短路耐受强度试验时，短路点离电源的最近点应是2±0.40m。所设计的成套设备的被试验母排长度小于1.6m且不再扩展时，应对整条母排进行试验，短路点应在这些母排的末端。如果一组母排由不同的母排段构成，则每一段母排应分别或同时进行试验。
        如果存在中性母排，应进行一次试验以考验其相对于最近的母排的短路耐受强度。制造商与用户之间如无其他协议，中性母排试验的电流值应为三相试验时相电流的60%。例如：额定短时耐受电流Icw为30kA，则中性母排试验电流为18kA。
        2、功能单元试验
        功能单元短路电流值应与母线相同，即对于出线单元的短路耐受试验，试验电流取决于连接该器件的母线。当出线电路中的保护器件是一个断路器时，断路器应合闸，并像工作中正常使用那样在合闸位置上。
        3、保护导体试验
        单相试验电源一极接到一相的进线端子上，另一极接到进线保护导体端子上。如果成套带有单独的保护导体，应使用最靠近的相导体。对于每个代表性的出线单元，应进行单独试验。此项试验时，成套设备的框架应与地绝缘，试验电压应等于1.05倍Ue的单相值。除非制造商与用户达成协议，保护导体试验的电流值至少应是成套设备三相试验期间电流的60%。
        四、试验结果判定
        试验后，导线不应有任何过大的变形，只要电气间隙和爬电距离仍符合规定，母排的微小变形是允许的。导线的绝缘和绝缘支撑部件不应有任何明显的损伤痕迹，绝缘物的主要性能仍保证设备的机械性能和电气性能满足本标准的要求。
        检测器件不应指示出有故障电流发生。导线的连接部件不应松动，而且导线不应从输出端子上脱落。在不影响防护等级，电气间隙不减小到小于规定数值的条件下，外壳的变形是允许的。母排电路或成套设备框架的任何变形影响了抽出式部件或可移式部件的正常插入的情况，应视为故障。
        五、对进行低压成套开关设备制造厂的一些建议
        低压成套开关设备制造厂应按照国家标准GB/T7251系列所规定的要求进行低压成套开关设备的生产，对制造厂有几点建议：首先，低压成套开关设备制造厂的技术人员应熟悉CQC对于低压成套开关设备自愿性认证试验、自我声明试验的实施细则，按照自身企业的类别和成套设备的额定电流In申明适合的短时耐受电流Icw的值。其次，对于成套设备内功能单元的元器件的选取，应符合如下的原则：元器件本身的短时耐受电流值Icw大于或等于申明的短时耐受电流值Icw；元器件本身的额定峰值耐受电流值Icu大于或等于申明的短时耐受电流值Icw；申明的额定限制短路电流值Icc小于或等于元器件本身的额定峰值耐受电流值Icu，而大于或等于申明的短时耐受电流值Icw。选择元器件时，尽量选取知名生产商的产品，且其元器件自身的短路分断电流值Ics大于或等于申明的短时耐受电流值Icw。再次，母排和各个功能单元元器件的安装应符合安装工艺的要求，用于连接元器件的导体的截面积应符合约定发热电流的要求；多相元器件应特别注意做好相间灭弧措施。
        总之，短路耐受强度试验是一般低压成套开关设备制造厂无法使用自有设备完成的特殊试验项目；因此，当低压成套开关设备制造厂需要进行该试验时，应了解该试验的基本原理和试验方法，严格按照相关要求选取元器件，严格按照安装流程及工艺要求进行样机生产，以便能顺利通过试验。
参考文献：
[1]张正.低压成套开关设备CCC认证企业检验人员知识读   本.浙江大学出版社.2014.
[2]低压成套开关设备和控制设备第1部分:总则     GB7251.1-2013.国家质量监督检验检疫总局.2013