断路器可保护电气设备免受短路电流引起的损坏。但是，“短路电流”会因应用而异。IEC和EN标准如何帮助设计人员正确指定电气设备中的过电流保护？在任何现代社会中，持续提供电力至关重要。没有电力，大多数住宅，商业企业和工厂都会瘫痪。该电力必须安全可靠地传递给最终用户，而配电开关柜正是其中的主要角色。由于涉及明显的危险，因此必须设计此类开关设备或本地配电板，以通过切断故障电路并同时确保不受影响的电路继续运行来保护设备免受故障影响。
短路会使设备承受巨大压力，因此，在设计开关柜组件或配电盘时，必须考虑由现场连接点处的最大短路电流引起的热应力和动态应力。为防止损坏设备（或人员），使用短路保护装置切断连接点上的短路电流最常用于此开关任务的是塑壳断路器（MCCB），微型断路器（MCB），剩余电流操作断路器（RCCB）和带过电流保护的剩余电流操作断路器（RCBO）。这些设备标有最大短路容量，以使面板制造商能够为应用选择正确的产品。这种断路器适用于隔离，但通常也要安装隔离开关，以便设备完全断电以进行维修或维护。低压设备通常由变压器供电。在这样的低压网络中，从额定电压和短路的交流电阻（阻抗）计算出不间断的短路电流（I k）也存在一个叠加的DC分量，该分量缓慢衰减到零。I k的峰值对于标准中的短路定义是重要的值根据特定的应用，当设计人员指定断路器或用于电网保护的相关设备时，可能会引用不同的标准：• IEC / EN 60898-1标准适用于家庭中用于过电流保护的断路器和类似的装置-例如商店，办公室，学校和小型商业建筑。这些断路器设计为可由未经培训的人员操作，而无需维护。• IEC / EN 60947-2标准适用于主要在只有指导人员才能访问的工业应用中使用的断路器。• 隔离开关已按照IEC / EN 60947-3标准进行了测试。• 开关柜组件或配电板已按照IEC / EN 61439标准进行了测试。由于标准范围的不同，在某些情况下，同一电气过程会使用不同的定义。因此，工程师必须确保他充分了解哪个特定定义（例如短路容量）适用于他正在从事的设计。IEC / EN 60898-1将额定短路容量（I cn）定义为根据指定测试顺序的分断容量。此测试序列不包括断路器在指定的常规时间内承载其85％的非跳闸电流的能力。服务短路分断能力（I cs）是根据指定测试顺序的分断能力，该测试顺序确实包括断路器在指定时间内承载其非跳闸电流的85％的能力。IEC / EN 60898-1定义了I cs与I cn之比的固定值。I cs和I cn值表示为预期短路电流的均方根值。为了满足这两个短路容量的标准要求，必须测试三个断路器中每个断路器的断开/闭合操作。对于断开操作，短路电流以相对于电压波形的指定相位角启动。三个断路器的测试角度不同。I cn的测试顺序为“ O-t-CO”，其中“ O”为断开操作，“ CO”为闭合操作，这意味着被测断路器已接通并发生短路电流持续一定时间。两次操作之间的时间“ t”为3分钟。对于我CS，测试顺序为单极和两极断路器为“ O-t-O-t-CO”，三极和四极断路器为“ O-t-CO-t-CO”。在标准中指定短路电流的起始方式意味着至少一个被测断路器必须在最严重的电压相位角下断开。IEC / EN 60947-2根据规定的测试顺序定义了极限短路分断能力（I cu），也称为分断能力。该测试程序包括对断路器过载释放的验证。在IEC / EN 60947-2中，I cs是根据指定测试顺序的分断能力，其中包括验证断路器在额定电流下的运行能力，温度上升测试和过载释放的验证。IEC / EN 60947-2为I cs与I cn之比定义了介于25％和100％之间的值。同样，I cs和I cn值表示为预期短路电流的均方根值。为了符合标准的要求，必须对两个断路器的两个短路容量进行测试。以类似于IEC / EN 60898-1的方式，相对于断开操作的电压波形，在指定的相位角处启动短路电流，但此处以相同的角度测试两个断路器。对于我的测试序列的Cu是“-O -t- CO”和“-O -t- CO -t- CO”为ICS。两次操作之间的时间“ t”再次为3分钟，对于断开，短路电流以特定的电压相位角-定义为达到峰值电流的角度开始。该峰值电流同时是额定短路接通能力（I cm），并表示为额定最终短路分断能力乘以IEC 60947-2定义的系数。当设计中包含隔离开关，隔离开关或熔断器组合单元时，将使用IEC / EN 60947-3标准。隔离开关能够在指定条件下接通和断开电流。在断开位置，隔离开关提供隔离功能。 由于隔离开关未配备过电流脱扣器，因此必须使用MCB，MCCB或保险丝对其进行保护。开关和断路器组合的短路容量定义为额定条件短路电流。它表示为受短路保护装置（SCPD）保护的隔离开关可以承受的预期短路电流值。重要的是要记住，隔离开关必须能够承受SCPD限制的电流。这种方法也适用于RCCB –即，设备上标明的短路电流是RCCB与SCPD组合的额定条件短路电流。IEC / EN 60947-3和IEC / EN 60947-2中定义的另一个短路值是额定短时耐受电流（I cw）。此值可能适用于开关（例如，隔离开关），断路器（例如MCCB或空气断路器（ACB））和母线。I cw是设备在指定时间内可以承受的电流值，不会发生损坏。IEC / EN 60947-2定义了该时间的首选值0.05、0.1、0.25、0.5和1 s；IEC / EN 60947-3定义1 s。对于AC，I cw是电流的均方根值。I cw值对于串联连接的设备的开关设备很重要，在该设备中，通过延时实现保护设备之间的选择性。例如，如果馈线电路配备有ACB，而下游分支电路受MCCB保护，则为了实现选择性，需要设置延时来释放ACB。ACB和MCCB之间的安装必须在ACB延时时间内承受指定的短路电流。IEC / EN 61439-1适用于低压开关设备和控制设备组件。对于在输入单元中带有SCPD的组件，制造商必须在组件的输入端子上指示最大预期短路电流。为了保护组件，SCPD的I cu或I cn必须等于或大于预期的短路电流。如果将具有延时的断路器用作SCPD，或者组件中未包含SCPD，则必须说明具有最大延时的I cw。假设通过20 kV / 400 V降压变压器从20 kV中压电网为一个铜工厂供电。变压器的额定输出S r为1,600 kVA，额定阻抗电压u kr为6％。对于额定值高达3,150 kVA的配电变压器，通常可以忽略网络阻抗。变压器的短路阻抗限制了短路电流，其表示为：对于输入电源，使用额定电流为2500 A的ABB Emax E2断路器。配电等级受ABB 250 A Tmax XT4S断路器的保护。最终电路配备了ABB S800C和S200P MCB。为了实现正确的级联，需要进行以下计算：Emax E2（版本B）的I cw为42 kA。时间延迟设置为0.1 s。因此，Emax可以承受短路电流。在分配级别上，Tmax XT4S的I cu为50 kA。Tmax和用于子配电箱的母线之间的电缆横截面为95 mm 2，长度为15 m。电缆的电阻可以在技术手册中找到，为0.246 ohm / km。 变压器的电阻为0.00597欧姆。那么，子配电处的短路电流为：通过使用S800C和S200P MCB，不需要备份保护，因为这些设备的最终短路容量为25 kA。给出了Tmax XT4S与S800C，S200P之间的总选择性。如果办公楼是由20 kV / 400 V变压器从20 kV中压电网提供的，其S r为630 kVA，ukr为4％，则短路-变压器的电路阻抗再次限制了短路电流，即：Tmax XT4（N版）断路器的I cu为36 kA。ABB S750DR选择性主断路器的I cu为25 kA。因此，Tmax和S750DR能够断开短路电流。S750DR与子配电网络之间的电缆横截面为16 mm2，长度为10 m。电缆的电阻可以从技术手册中找到，为1.32 ohm / km。变压器的电阻为0.01012欧姆。通过使用S200M MCB，由于最终短路容量为15 kA，因此不需要备用保护。给出了S750DR和S200M之间的总选择性。对于SD200 MCB，如→5所示，额定条件短路电流很重要。SD200 / S750DR组合的值为10 kA。因此，SD200受S750DR保护，因为此时的最大短路电流为9.9 kA。以上示例表明，正确配置保护装置可以使配电开关柜在短路条件下以安全可靠的方式运行。提到的各种IEC / EN标准可帮助设计人员为他们使用的产品选择正确的额定值，从而确保无论出现什么电气故障情况，电源都可以继续流向应用。
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