（免费下载）GB/Z 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
1 范围
1 范围
GB/Z 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
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/Z 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 7251．1 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 成套设备（GB 7251．1-2005，IEC 60439-1：1999，IDT）
GB 7251．2 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 7251．2-2006，IEC 60439-2：2000，IDT）
GB 10963．1 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 10963．1-2005，IEC 60898-1：2002，IDT）
GB 13539．1 低压熔断器 第1部分：基本要求（GB 13539．1-2008，IEC 60269-1：2006，IDT）
GB 14048．1 低压开关设备和控制设备 第1部分：总则（GB 14048．1-2006，IEC 60947-1：2001，MOD）
GB 14048．2 低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器（GB 14048．2-2008，IEC 60947-2：2006，IDT）
GB 14048．3 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 14048．3-2008，IEC 60947-3：2005，IDT）
GB 14048．4 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 14048．4-2010，IEC 60947-4-1：2009，MOD）
GB 14048．9 低压开关设备和控制设备 第6-2部分：多功能电器（设备）控制与保护开关电器（设备）（CPS）（GB 14048．9-2008，IEC 60947-6-2：2007，IDT）
GB/T 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 16917．1 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 16917．1-2003，IEC 61009-1：2003，MOD）
3 定义和特性索引
3 定义和特性索引
定义和特性名称 |
对应条款 |
预期短路电流Icp |
4 |
短路电流峰值Ip |
4 |
对称短路分断电流Ib |
4 |
稳态短路电流Ik |
4 |
短路保护电器（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Icw |
5 |
成套设备中一条电路的额定峰值耐受电流Ipk |
5 |
成套设备中一条电路的额定限制短路电流Icc |
5 |
符合GB 14048.3的熔断器组合电器 |
6.2b）1） |
符合GB 14048.2的断路器 |
6.2b）2） |
符合GB 10963.1的断路器 |
6.2b）2） |
符合GB 16917.1的带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCBOs） |
6.2b）2） |
符合GB 14048.4的保护式起动器 |
6.2b）3） |
符合GB 14048.4的保护式开关电器 |
6.2b）3） |
符合GB 14048.9的控制与保护电器（CPS） |
6.2b）4） |
熔断体分断能力 |
6.3.1 |
熔断体截断电流 |
6.3.1 |
熔断体的熔断I2t（焦耳积分）特性 |
6.3.1 |
符合GB 14048.2的断路器的额定短路接通能力Icm |
6.3.2 |
符合GB 14048.2的断路器的额定极限短路分断能力Icu |
6.3.2 |
符合GB 14048.2的断路器的额定运行短路分断能力Ics |
6.3.2 |
符合GB 14048.2的断路器的额定短时耐受电流Icw |
6.3.2 |
符合GB 14048.2的断路器的截断电流 |
6.3.2 |
符合GB 14048.2的断路器的I2t（焦耳积分）特性 |
6.3.2 |
CPS的额定短路分断能力Ics |
6.3.3 |
符合GB 10963.1的断路器和符合GB 16917.1的带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCBOs）的额定短路能力Icn |
6.3.4 |
接触器或电动机起动器的额定限制短路电流Iq |
7.4.2 |
符合GB 10963.1的断路器和符合GB 16917.1的带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCBOs）的运行短路分断能力Ics |
7.5 |
4 应用原理——安装
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Icp
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Ip
预期（可获得的）短路电流的最大可能的瞬时值。
● 对称短路分断电流Ib
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效值。
● 稳态短路电流Ik
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）
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）中进线和出线端子间的电器的性能。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Icw（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20kA，0.2s。
● 额定峰值耐受电流Ipk（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Icc（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。
成套设备可以只规定Icc值。
成套设备可以规定Icw和Ipk的值（但不应只规定Icw或Ipk的值)。
成套设备可以规定Icw、Ipk、Icc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Icc的值。
成套设备可以根据短时时间（如0.2s、0.5s、1s）的不同而规定不同的Icw的值。
6 特性——开关电器
6.1 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。
6.2 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Icw和/或限制短路定额，但另外具有额定短路接通能力Icm。
b）负载、过载和短路通断能力：
1）符合GB 14048.3的熔断器组合电器-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GB 14048.2的断路器，符合GB 10963.1的断路器，符合GB 16917.1的带有过电流保护的剩余电流动作断路器（RCBOs）-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6.3.2）。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GB 14048.4的保护式开关电器和保护式起动器-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Iq，短路条件下其自身具备短路保护功能直到达到其Iq；
4）符合GB 14048.9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。
7 产品特性实际应用举例
7.1 概述
在一些简单的研究中仅引用稳态短路电流Ik的有效值。峰值电流被认为与由总的功率因数决定的Ik有效值有关，这种对应关系由相关标准考虑，例如GB 14048.1-2006中的表16。
7.2 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，并给出
（I2t）SCPD≤（k2S2）电缆
式中：
——k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 13539.1的熔断器和符合GB 10963.1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。
7.5 符合GB 10963.1的家用和类似用途的短路保护用断路器（MCBs）和符合GB 16917.1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。
MCBs/RCBOs具有额定短路能力Icn，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。
MCBs/RCBOs也具有运行短路分断能力Ics，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Ics和Icn之间的固定关系（见表1）。
MCBs和RCBOs标有Icn值而没有标Ics值时，可按上述关系确定Ics值。
MCBs/RCBOs的Icn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MCBs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 10963.1的范围之外应用MCBs时，即额定电流值超过125A和/或额定电压值超过440V，可按GB 14048.2的规定确定并应用（见6.3.2）。
表1 符合GB 10963.1的MCBs的运行短路能力（Ics）与额定短路能力（Icn）之间的比值系数K
Icn |
K |
Icn≤ 6000A |
1 |
6000A＜Icn≤ 10 000A |
0.75a |
Icn＞10 000A |
0.5b |
a Ics最小值：6000A， |
|
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” |
0＜Ic≤16 |
1 |
16＜Ic≤63 |
3 |
63＜Ic≤125 |
5 |
125＜Ic≤315 |
10 |
315＜Ic≤630 |
18 |
630＜Ic≤1000 |
30 |
1000＜Ic≤1600 |
42 |
1600＜Ic |
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。 |
|
图1 熔断器I2t特性示例
图2 断路器I2t特性示例
IB——交接电流；
C1——非限流断路器（N）；
C2——限流断路器（L）。
图3 组合SCPD示例
1）BTS的峰值耐受电流（Ipk），取自GB 7251.2的型式试验＝68×2.2×103＝150kA
用于BTS的80kA的限流断路器的热额定截断峰值电流＝120kA
注：根据GB 7251.1，2.2为峰值对有效值的比率。
2）BTS在68kA时的耐受允通能量（I2t），取自GB 7251.2的型式试验＝[68×103]2×1＝4624×106A2s
用于BTS的80kA的限流断路器的热额定允通能量＝70×106A2s
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
说明：Ico——交点电流；
Ir——预期电流；
Iq——额定限制短路电流。
注：a 自冷态起的过载继电器时间-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
a 自冷态起的过载继电器时间-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
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）
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）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 14048.4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（Iq）不应高于相关试验数据。
● 替代Ip和I2t验证
考虑到替代SCPD的特性，为确定额定限制短路电流Iq和额定工作电压，应验证Ip和I2t值。
● 接触器/过载验证
经过上述验证确定的Ip值和I2t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。
参考文献
参 考 文 献
[1] IEC/TR 61459 熔断器和接触器/电动机起动器之间的配合-应用导则。
