浅谈ATSE的选择应用.docVIP

浅谈TSE的选择应用 结合一些实际工程和负载的具体情况，在此通过列举几项实际工程中常遇到的问题，对TSE的选用加以论述。 【分断能力—短路耐受容量】 在供电系统中，短路电流是不可避免的，所以选择电气开关时，必须考虑短路电流及其影响。众所周知，对于断路器这种有保护功能的开关来说，选择时除了考虑额定电流，还要考虑短路分断容量，也就是说在发生短路故障时，断路器有多大的能力来克服短路电流带来的动能、热能的急剧变化，完成回路的分断。这就是断路器的“额定短路分断容量”，也就是分断能力。 对于PC级的ATS、负荷开关、隔离开关、交流接触器等不具备保护功能的开关来说，发生短路故障时，这些开关只能承受着，直到起保护作用的断路器、熔断器动作切除短路电流。所以这些自身没有保护功能的开关在选择时，不但要考虑其额定电流值，还应该考虑分断能力。从定义和相关国家标准来说，短路耐受容量是包含了“耐受时间”和“耐受电流”这两个概念，也就是在多长的时间范围内可以承受多大的短路电流。 我们知道导体通过电流时是要发热的，不考虑电流变化带来的电磁影响（动稳定性），一般将开关烧坏的主要是热能。我们知道，导体通电发热量与流过导体的电流平方和时间成正比，对导体作用的电流越大，时间越长，产生的热能就越多。如果我们要提高开关耐受短路电流I值，我们只能提高开关的熔点，或者缩短作用时间t。 从理论上讲，提高开关的熔点也就是选择高熔点的金属（例如金、钨、硅合金等）做触头，增大开关和触头尺寸（便于降低电阻和散热），但这会增加开关的成本和增大开关的尺寸，而且高熔点合金技术为国外各公司所必威体育官网网址，所以实现起来并不容易。缩短短路电流作用时间t，可以从选择快速分断的断路器或快速熔断器等方面考虑。 世界上很多专业制造双电源转换开关的厂家，例如美国ASCO公司、日本共立继器，虽然将其转换开关的短路耐受容量做到非常高了（高出国际标准），但有些场合还是不能满足要求。 图Ⅰ 图Ⅰ就是一个实例，因为2000KVA变压器短路电流较大，所以其下级断路器限定为75KA的短路分断和50KA的短路耐受。最右侧回路是为配电室用照明回路，该支路虽然用电容量只有100A，因为是从低压母线直接取出，所以该级别的转换开关容量为100A,但短路耐受容量为50KA。 国家标准中要求100A转换开关的短路耐受容量为5KA，目前世界上顶级产品100A ATSE的短路容量为20-25KA（前级保护为断路器情况下）。为满足50KA短路耐受容量的实际要求，我们可以在ATSE前端加装快速熔断器。由于熔断器比断路器有更短的动作响应时间，所以ATSE可以承受更高的短路电流。从厂方给的数据中可以看出，100A ATSE与熔断器配合时，短路耐受电流可以提升到100KA以上。从而解决了小额定、耐高受分断能力的问题。 【感性负载的影响】 我们都知道电动机负载是一种典型的感性负载，下面就以电动机为例加以说明。 实际工程中常见到这样一种情况，切断大型电动机的供电，然后在很短的时间内恢复供电，而电动机不是很快损坏就是电动机保护断路器跳闸，甚至有可能两种情况同时发生。 同时电动机也是一种主动性负载，它可以通过磁场存储能量。对于一个运转的电动机突然失去供电，电动机的转子会在惯性作用下继续旋转，依然在切割磁力线，可以视为一个发电机，产生了电压—自激励电压。随着转子旋转的逐渐减慢，这一自激电压将随时间呈指数下降。我们把自激励电压下降到初始值（380v）的37%时所用的时间成为时间常数。大型电动机的时间常数一般是4-5s，5倍时间常数（25s）过后，这一自激电压才会降为0V。 正如电源转换时一样，电动机实际上是断电以后再迅速通电，因为大多数ATSE的机械转换时间为0.1-3s之间，也就是说电动机还保存着相当大的激励电压。我们知道电压是一个矢量，含有一定的方向性。最不利的情况就是自激励电压与再次加电的馈电电压方向相反，也就是相位角差180°，那么此时电动机上所承受的电压就是1.37-2倍的额定电压了。 由于电动机电阻是不会改变的，当电压上升为2倍的额定电压时，电流也会上升为2倍的额定电流。因为电源的转换，电动机要重新起动，而起动电流为工作电流的6-8倍，所以ATSE触头转换接触的一瞬间，加在电动机的电流为额定电流的12-16倍，而大多数情况下，电动机的保护断路器可以承受10-12倍的起动电流，无法承受因电动机电源转换而带来的高于12倍额定电流的冲击，所以断路器通常跳脱了。 根据公式：F=k·I2,其中F为电动机所承受的机械力，k是机械常数，I是起动电流。如果起动电流增加一倍，电动机所承受的力将会增大到4倍。这就是为什么电源转换时常常造成电动机严重的机械损坏。 实际工程中有很多电动机负载又必须由双路电源供电，例如：消防泵、生活泵、空调、电梯、通风扇等。而自激励电压由于无法