短路电流持续时间小于0.1s时导体热稳定的如何校验？

wosuwoxing

一般导体热稳定公式为
S≥(I/K)*√t         (为根号下t)
其中 5≥t≥0.1s，符合该条件的按上面的公式计算
大于5s应计入导体散热情况，但规范要求都是在5s以内切除短路或接地故障。这种情况一般不会出现。
小于0.1s时应计入非周期分量的影响。比如断路器切断时间为0.02s，如何计算这个非周期分量的影响呢？

有人（设计手册也是如此）说，按保护电器的最大允许通过能量曲线校验I⒉t，这里的I，t都是产品的试验数据，
和短路电流、短路电流的持续时间不同。（下面以断路器为说明对象）

疑问1、断路器满足分断能力，是否其通能曲线I⒉t，也能满足？如果不能满足，那么同样要计算非周期分量，如果满足，那么断路器的热稳定满足了。
疑问2、用断路器的热稳定值校验导体的热稳定是否合理？由于通能曲线I⒉t对不同分断能力的断路器而言也是不同的。比如20kA和25kA的断路器其通能曲线有所不同，对于短路电流只有15kA的电路都适用，但导体却是不相同的。这就说不过去了。

如果能用断路器的通能曲线校验，我觉得要满足两个条件：
1、断路器满足分断能力，其通能曲线I⒉t，也能满足热稳定，（应该是满足的，这个我不确定）
2、断路器分断能力要接近短路电流值，实际就是通能曲线I⒉t接近实际短路电流的能量

除此就只能计算短路电流非周期分量，这个计算也是麻烦的。大家是如何校验的？

wosuwoxing

这个通过能量曲线，断路器样本应该提供的，但国内样本提供的很少，国外的大厂还是有的。

wosuwoxing

我提个解决方法，热稳定也就是判断通过一定能量，电器、导体不损坏。
能否用短路全电流最大有效值（0.02s内ip的有效值）按S≥(I/K)*√t 来验证呢？
这个数值是考虑了直流分量的，在手册P150页中有计算方法，公式也简单。
I⒉t 能代表通过的能量。

还有一种算法，采用手册P210中的公式，相对麻烦一些，但对于远端短路时，公式可简化为：
Qt＝I"*I”*（t+Ted）

Ted直流等效时间，这里取0.05s，那么假设低压断路器动作时间为0.02s（手册上数值）
Qt＝I"*I”*0.07
也就是按三相短路电流稳态电流持续0.07s来计算。
假设计算结果与短路全电流有效值计算相同。
那么可得到Kp短路峰值系数将大于2，而Kp是在1～2之间的数据。也可推理当t<Ted/2＝0.025时，比短路全电流有效值计算结果大。
实际上采用P210公式，上面的简化已经减小了计算结果，但仍出现了令Kp>2的结果。
如果假设Qt＝I"*I”*（t+Ted）计算结果小于峰值电流ip的计算结果，可得出Kp>1.75，接近远端短路时，电阻较小、电抗较大时Kp＝1.8
导体的电阻随电流增大变小，该值是变化的，结合上面推理

t<Ted/2＝0.025时用Qt＝I"*I”*（t+Ted）计算，结果接近实际值。（电流增大，电阻减小，阻抗起主要作用）
t>Ted/2＝0.025时用短路全电流有效值计算，结果接近实际值。（电流衰减，电阻减少不多，起主要作用）

注：上面结果和推理不见得是正确的，讨论用，设计不能套用。

wosuwoxing

希望大家能给出自己的校验方法，或讨论如何解决

无限创意

嗯 这个问题可以展开说 但这几天有些忙 先占个座支持下wo版
PS：找有能量曲线的断路器样本来研究 还不如找带限流的断路器
施耐德连电缆允许的最大热应力都列表了 直接查限流曲线好了:lol

wosuwoxing

总感觉应先计算出热效应能量，再校验开关和导体，
查通过能量曲线就省去了时间数值，要简单些。

对应最大短路电流值，找到对应的能量I⒉t，用其校验,（kS)⒉=I⒉t

就得让厂家把这一参数印在样本上，成为和分断能力一样必须有的重要参数。

wosuwoxing

为T3S In＝160A 在400V时的通能曲线

20kA,对应1.17 MA⒉s即1.17(kA)⒉s

假如短路电流为20kA，那么就是(kS)⒉≥1170000,用YJV铜芯，K=143

计算得到S≥7.56
这个结果比按公式(kS)⒉≥I⒉t，I为20kA，t为0.02s，t为0.1s时结果都要小，不会计入非周期分量后反而截面变小了吧，（分断时间不可能达到0.003s吧）
当然，如果是正确的，结果越小越好，导体截面就降下来了。

gblgb

明明白白的讲了：“小于0.1s时应计入非周期分量的影响。”
却就是不照着走，非要绕着弯走，
真是不明白！

wosuwoxing

明明白白的讲了：“小于0.1s时应计入非周期分量的影响。”
却就是不照着走，非要绕着弯走，
真是不明白！
gblgb 发表于 2010-5-6 14:58

                               
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请教如果不查通过能量曲线，你在校验时是如何计算的？

gblgb

我们一般所讲的短路电流是指三相短路电流的周期分量I"，
而短路后短路全电流最大瞬时值不是出现在零秒，而是，
出现在短路发生后的半周期性(0.01s)内的某瞬时，此电流称为
短路冲击电流Ich=Kch*(√2)*I"，Kch一般可取1.8

wosuwoxing

我们一般所讲的短路电流是指三相短路电流的周期分量I"，
而短路后短路全电流最大瞬时值不是出现在零秒，而 ...
gblgb 发表于 2010-5-6 16:14

                               
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    你说的没错，短路峰值电流公式没错，Kch在1～2闭区间，取值看短路点的位置，以及电阻、电抗的取值定，也可用公式计算出来。峰值电流是含有非周期分量，但是衰减的。你给出这个公式是想短路峰值电流来校验热稳定吗？那结果肯定是偏大的。

用通过能量曲线是能解决导体热稳定校验的问题，但不同分断能力的通能曲线不同，对于100A断路器20kA，25kA其对应的导体就可能出现不同。
我上面提到的就是能否用另外一种方式计入非周期分量来计算，从而代替查通能曲线。如果的确不行，就只查曲线，
但上面帖子也出现了按通能曲线选截面比按短路周期分量（没计入非周期分量）计算结果还小的情况。

gblgb

规范为什么要提出：“小于0.1s时应计入非周期分量的影响。”
就是因为在这个时间段内，有超过三相短路电流的周期分量I"的电流。
而按你所用的通能曲线，已经得出了相反的结论，
“比按短路周期分量（没计入非周期分量）计算结果还小”
那就不应该在计算小于0.1s时的情况时，采用通能曲线的方法。
采用短路峰值电流，你说偏大，我认可，但偏大多少，能量化吗？
如不能，我建议还是偏大点吧，你说呢？

xuhui6512

当短路持续时间小于0.1S时，应计入短路电流非周期分量对热作用的影响。应校验
K2S2＞I2t(I2t为保护电器制造厂提供的允许通过的能量值)。以保证电器在分断短路电流前，导体能承受包括非周期分量在内的短路电流的热作用。
其中：S绝缘导体线芯截面积mm2,I预期短路电流的有效值A，t在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间S,K计算系数，按下表取：

工业与民用配电设计手册第11章P585表11-1

wosuwoxing

工业与民用配电设计手册第11章 推荐的也是查曲线，曲线有自己的优势，简单、直观。缺点是通用型差，同样长延时80A，瞬时800A的断路器，可能因分断能力不同、品牌不同、分断时间不同。其通过能量曲线也是不同的。那么对应的导体截面就可能不同，不过按ABB的曲线来计算，截面不是很大。

大鼻山

没得二话讲，这种情形必须结合具体断路器工作曲线；除非你未选择0.1秒以内动作