低压成套电器的短路耐受强度试验

蒲朝容

(遵义市产品质量检验检测院，贵州 遵义 563000）

1 引言

2005 年07 月29 日，我国发布GB7251.1-2005《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》，原来的GB7251.1-1997 作废，低压成套开关设备的短路耐受强度试验一直是备受关注的重点试验项目。 笔者所在的遵义市产品质量检验检测院受遵义长征输配电设备有限公司的委托， 对该企业的低压成套开关设备进行短路耐受强度试验，试验的总则为：成套设备必须能够耐受最大至额定短路电流所产生的热应力和电动应力， 并出具国家强制性认证试验报告。本文主要介绍了低压成套电器设备的内部电路设计，低压成套电器的短路耐受强度试验，对此试验做一个简单的介绍。

2 低压成套电器设备的内部电路设计要求

成套设备内的电路主要包括： 主电路和辅助电路两大组成部分，而主电路中的母线（裸露或绝缘的）的布置应保证其在正常工作条件下避免发生内部短路现象。 除非另有规定，母线应按照有关短路耐受强度的资料进行设计，并且，应使其至少能够承受由电源侧的保护电器限定的短路强度。 在框架单元内部，主母线和功能单元电源侧及包括在该单元内的电器元件之间的连接导体（包括配电母线）只要布置得在正常工作条件下，相与相之间及相与地之间发生内部短路的可能性极小，该连接导体可以根据每个单元内相关短路电器负载侧的衰减后的短路强度来确定。 这种导体最好是坚硬的固体刚性制品。

辅助电路的设计应考虑采用电源接地系统并保证在带电部件和裸露导电部件之间的接地故障或故障不会引起危险的误动作。 一般来讲，辅助电路应保护以防止短路的影响。 但是，如果短路保护电器的动作可能造成危险事故，就不应配备保护电器。 在此情况下，辅助电路导线应使其在正常工作条件下，不会发生短路。

3 试验样机的描述及结构特点

样机为GGD 低压成套开关设备，GGD 低压成套开关设备由柜体、隔离开关、万能式断路器、母排、N 排、PE 排、母线框等构成。 构架采用8MF 冷弯型钢经过局部焊接组装而成， 壳体2.0mm、门1.5mm、柜架2.0mm。 零部件按模块原理设计，有E=20mm 模数的安装孔，在柜体的下部、后上部和顶部均装有通风散热孔。 柜体的所有金属部件都有防腐蚀措施，镀锌或环氧粉末喷涂。 柜体为封闭式结构，内部各电器元件固定式安装，柜体前后开门，接地螺钉M12。 该样机的操作方式以手动和电动相结合，采用落地安装的安装方式，接线方式为上进下出。 试验样机的额定工作电压为AC400V，额定绝缘电压为AC690V。 主母线（水平母线）的额定电流、额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流为1600A、30kA/63kA。 主开关的额定电流及极限短路分断和运行短路分断能力及额定短时耐受电流为：1600A、40kA、30kA。

4 低压成套开关设备的短路耐受强度试验

4.1 试验安排

成套设备及其部件应像正常使用时一样安置。 除了在母线上的试验和取决于成套设备结构形式的试验以外，如果各功能单元框架结构不同，试验时选典型单元进行

4.2 试验的实施

如果试验电路中包含有熔断器， 应采用最大电流额定值（对应于额定电流）的熔断体，如果需要，应采用制造厂规定的熔断器。 试验成套设备时所要求的电源线和短路连接导线应有足够的强度以耐受短路， 它们的排列不应造成任何附加的应力。 如果没有其他规定，试验电路应接到成套设备的输入端上，三相成套设备应按三相连接。

对于所有短路耐受额定值的验证在电源电压为1.05 倍额定工作电压时，预期短路电流值应由校准示波图来确定，该示波图应由一根可忽略阻抗的连接线在被短路的成套设备电源侧的导体上，而且要尽可能靠近成套设备电源输入端的地方取得。 示波图应显示一个恒定电流，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） 或在一规定时间内测得，该电流值近似于规定的值。 用交流进行短路试验时，试验电路的频率允许偏差为额定频率的25%。

在工作中用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：（1）对适用于带中性点接地的三相四线系统，并有相应标志的成套设备，可接在电源中性点或接在允许预期故障电流至少为1500A 的电感性人为中性点。 （2）对于同在三相四线系统中使用一样也适合在三相三线系统中使用并有相应标志的成套设备，要同对大地产生电弧的可能性很小的相导体连接。

试验电路应包括一个适当的检测装置 （如一个由直径为0.8mm，长度不超过50mm 的铜丝作熔芯的熔断器）用以检测故障电流。 除了下面注2 和注3 所说的，在此可熔断元件的电路中，预期故障电流为1500A±10%。 必要时，用一个电阻器把电流限制在该值上。

4.3 短路电流值及其持续时间

进线单元中带有短路保护器件的成套设备： 与给定的预期短路电流相对应的电流应持续流通， 直到保护器件切断为止。 进线单元中不带有短路保护器的成套设备：应该在指定的保护器件的电源侧， 以预期电流进行所有的短路耐受额定值，动应力和热应力的验证。 如果制造厂给出了额定短时耐受电流：额定峰值耐受电流、额定限制短路电流或额定熔断短路电流的值，则该预期电流应与制造厂给出的值相等。

在短时和峰值耐受试验时，如果有过载脱扣装置，在试验时发生脱扣动作，则试验无效。 所有的试验应在设备的额定频率在±25%偏差内及一定的短路电流的功率因数下进行。 标定电流值应是所有相中交流分量的平均方均根值。 当以最大工作电压进行试验时，标定电流是实际试验电流。 在每相中电流偏差应在0～+5%之内，而且功率因数偏差应在-0.05～0 之内。在施加电流的规定时间内其交流分量的方均根值应保持不变。

4.4 检验项目及检验要求（见下表1）

以上项目检测试验的结果如下：1）柜架结构无变形；2）母线无变形；3）母线绝缘支持件无破裂现象；4）所有连接部位的紧固件无松动；5）仍应满足功能单元互换性要求，在垂直母线短路耐受强度试验之后抽插一次；6）保护导体的连续性未受破坏；7）仍应符合产品防护等级的要求；8）检测器件未指示出有故障电流发生。

5 结语

综上所述，该企业生产的低压成套开关设备(GGD)的短路耐受强度试验为合格。整个试验符合GB7251.1-2005 的型式试验要求。

[1]GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999 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项雅丽，王春娟，罗重，欧惠安等

[2] 谌瑜. 低压成套开关设备型式试验及其常见问题分析[J].机电设备，2007，24(10):16-18

[3]李东波，张玉刚，黄成伟.低压成套开关设备[J].电气时代，2004，6:043