DQZHAN技術(shù)訊：斷路器GB 14048.2與GB 10963.1標(biāo)準(zhǔn)的差異分析
摘 要：本文從GB 14048.2和GB 10963.1兩項(xiàng)斷路器標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用場(chǎng)合不同，引出對(duì)斷路器的性能指標(biāo)和試驗(yàn)項(xiàng)目的要求不同。這些不同主要體現(xiàn)在使用條件、保護(hù)特性、溫升、介電、短路特性等方面。介紹了驗(yàn)證這些性能的試驗(yàn)要求或方法的異同點(diǎn)，有助于對(duì)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正確理解和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：斷路器、標(biāo)準(zhǔn)、使用條件、保護(hù)特性、溫升、介電、短路特性。
Difference analysis between standards of two circuit breaker
[Difference analysis between GB14048.2(IEC60947-2) and GB10963.1(IEC60898-1)]
Abstract: This paper bases on the different applications between GB14048.2 and GB10963.1, leads to the different requirements of the performance index and test items for circuit breaker.s These differences mainly reflected in the use of conditions, protective properties, temperature-rise, dielectric, short-circuit acteristic and so on. The paper also introduces the similarities and differences of test requirements or test methods used to verify these properties, which is benefit to correct understanding and applying the two standards.
Key words: circuit breaker, standard, use of conditions, protective properties, temperature-rise, dielectric, short-circuit acteristic
0 引言
斷路器設(shè)計(jì)開發(fā)、制造和應(yīng)用人員經(jīng)常會(huì)遇到斷路器符合不同標(biāo)準(zhǔn)的情況，*常見的是GB 14048.2《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 **部分：斷路器》和GB 10963.1《電氣附件 家用及類似場(chǎng)所用過(guò)電流保護(hù)斷路器 **部分：用于交流的斷路器》。都是低壓斷路器的標(biāo)準(zhǔn)，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)有哪些差異?是設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用者必須了解的。
首先，從標(biāo)準(zhǔn)的名稱可知，兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)差異的根源在于各所適用斷路器的使用場(chǎng)合不同。GB 14048.2“適用于任何額定電流、各種結(jié)構(gòu)型式或各種預(yù)定用途的斷路器”，而GB10963.1規(guī)定范圍的斷路器“是用來(lái)保護(hù)建筑物的線路設(shè)施的過(guò)電流及類似用途，它們?cè)O(shè)計(jì)成供未受過(guò)(專門)訓(xùn)練的人員使用，并且無(wú)需維修”。前者是通用的、更廣泛的，一般指各種工礦場(chǎng)合使用，所以覆蓋額定電壓*高可至交流1000V、直流1500V的任何額定電流斷路器;后者主要是家用或類似場(chǎng)合的非專業(yè)人員使用，所以覆蓋額定電壓*高至400V、額定電流至125A的、屬于“終端電器”的小(微)型斷路器。此外，更需要我們關(guān)注的是由此引出對(duì)斷路器性能指標(biāo)及試驗(yàn)要求的不同，這些不同主要體現(xiàn)在使用條件、保護(hù)特性、溫升、介電、短路特性及“可靠性”要求等6方面。
1 使用條件差異
使用條件中，影響斷路器電氣性能的*主要因素是環(huán)境大氣的污染等級(jí)和斷路器運(yùn)行中可能會(huì)遇到的過(guò)電壓等級(jí)、亦即安裝類別。
因?yàn)榉螱B 14048.2的是配電、工業(yè)、建筑等用途斷路器，所以規(guī)定的污染等級(jí)是“除制造廠另有規(guī)定外，斷路器應(yīng)適合在污染等級(jí)3的環(huán)境下安裝”(標(biāo)準(zhǔn)第6章)。實(shí)際上制造廠的產(chǎn)品會(huì)規(guī)定污染等級(jí)3或4，污染等級(jí)3為“有導(dǎo)電性污染，或由于凝露使干燥的非導(dǎo)電性污染變成導(dǎo)電性的”;污染等級(jí)4為“造成持久性的導(dǎo)電性污染，例如由于導(dǎo)電塵?；蛴暄┰斐傻奈廴尽薄＿@些都是一般工廠、冶金企業(yè)、礦山、碼頭等環(huán)境的污染狀況。符合GB 14048.2的斷路器主要為框架斷路器和塑料外殼式斷路器，它們的的安裝類別應(yīng)該是Ⅲ或Ⅳ，即配電級(jí)水平或電源進(jìn)線端水平。
GB10963.1規(guī)定的適用污染等級(jí)是2(標(biāo)準(zhǔn)7.5)“一般情況僅有非導(dǎo)電性污染，但是必須考慮到偶然由于凝露造成短暫的導(dǎo)電性”。這也是家用、辦公、商業(yè)等的環(huán)境條件。這類斷路器的安裝類別應(yīng)該是Ⅱ，即負(fù)載級(jí)水平。
注：因?yàn)楫a(chǎn)品的使用條件是對(duì)其使用環(huán)境的一些限定，而“環(huán)境”應(yīng)該包含溫度、濕度、海拔、沖擊振動(dòng)，也應(yīng)包含電磁環(huán)境、過(guò)電壓環(huán)境等。斷路器不允許安裝在超出它所能適應(yīng)的安裝類別之外，所以這里把安裝類別(過(guò)電壓類別)也歸入使用條件中。
2 保護(hù)特性的不同
2.1 瞬動(dòng)保護(hù)特性
GB 14048.2僅規(guī)定了動(dòng)作電流的允差為不超過(guò)20%，未對(duì)動(dòng)作電流的整定值、額定工作電流的倍數(shù)做具體要求，留由制造廠作出規(guī)定。制造廠大多按配電保護(hù)的通用需要定為10In或12In，按允差±20%、則分別為8In～12In或9.6In～14.4In?！八矂?dòng)”意味著沒(méi)有人為的延時(shí)，但在不同的短路電流下，瞬動(dòng)脫扣的(固有)動(dòng)作時(shí)間是有差異的，在動(dòng)作電流的下限值，斷開時(shí)間應(yīng)該大于0.2s，在動(dòng)作電流的上限值，斷開時(shí)間應(yīng)該小于0.2s。
GB 10963.1中，瞬動(dòng)保護(hù)的電流整定范圍分B、C、D三種特性：B特性為>3In～5In(含5In);C特性為>5In～10In(含10In);D特性為>10In～20In(含20In)。在動(dòng)作電流的下限值，斷開時(shí)間應(yīng)該大于0.1s，在動(dòng)作電流的上限值，斷開時(shí)間應(yīng)該小于0.1s。#p#副標(biāo)題#e#
歸納起來(lái)，兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)瞬動(dòng)保護(hù)特性的差異見表1：
2.2過(guò)載保護(hù)特性表1 兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)瞬動(dòng)保護(hù)特性的差異
GB 14048.2規(guī)定的過(guò)載特性為，在基準(zhǔn)環(huán)境溫度(30℃±2℃，也有不少企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定40℃±2℃)下：斷路器冷態(tài)、施加1.05Ir時(shí)，對(duì)In>63A，不脫扣約定時(shí)間為2h;對(duì)In≤63A，不脫扣約定時(shí)間為1h，這里Ir是過(guò)載整定電流。斷路器熱態(tài)(在這里，意味著做完1.05Ir的約定不脫扣試驗(yàn)后，緊接著進(jìn)行過(guò)載脫扣)施加1.30Ir，對(duì)In>63A及In≤63A的約定脫扣時(shí)間分別為2h和1h。
GB 10963.1規(guī)定的過(guò)載特性為，在基準(zhǔn)環(huán)境溫度(30℃+5℃)下：斷路器冷態(tài)、施加1.13In時(shí)，對(duì)In>63A，不脫扣約定時(shí)間為2h;對(duì)In≤63A，不脫扣約定時(shí)間為1h。斷路器熱態(tài)(在這里，意味著做完1.13In的約定不脫扣時(shí)間后，緊接著進(jìn)行過(guò)載脫扣)施加1.45In時(shí)，對(duì)In>63A及In≤63A的約定脫扣時(shí)間分別為2h和1h;并且還要在冷態(tài)下測(cè)2.55In，脫扣時(shí)間應(yīng)該在1s32A);
歸納起來(lái)，兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)載保護(hù)特性的差異見表2：
3 溫升要求
3.1 溫升試驗(yàn)的斷路器狀態(tài)不同
GB 14048.2未對(duì)溫升試驗(yàn)做單獨(dú)要求，即未規(guī)定新的斷路器要做溫升試驗(yàn)。規(guī)定溫升試驗(yàn)是在部分程序試驗(yàn)后需進(jìn)行的驗(yàn)證項(xiàng)目中出現(xiàn)，這些程序試驗(yàn)包括一般工作特性(含脫扣極限和特性、介電性能、機(jī)械操作和操作性能、過(guò)載性能)試驗(yàn)、額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰υ囼?yàn)、額定短時(shí)耐受電流試驗(yàn)。
GB 10963.1中，溫升試驗(yàn)是一項(xiàng)獨(dú)立的要求項(xiàng)目，是在新的斷路器上進(jìn)行的。#p#副標(biāo)題#e#表2 兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)載保護(hù)特性的差異
3.2 溫升允許的極限值不同
斷路器發(fā)熱試驗(yàn)的溫升測(cè)試點(diǎn)通常規(guī)定4個(gè)部位：接線端子、人力操作部件、操作時(shí)易(可能)觸及部件、其它無(wú)需觸及部件。
兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各部位的允許溫升極限值的規(guī)定見表3。
表3 各部位允許溫升極限值
4.1 型式試驗(yàn)4 介電性能
4.1.1 兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)相同點(diǎn)
1)均要求做沖擊耐壓和工頻耐壓;
2)對(duì)隔離功能觸頭斷開位置的泄漏電流要求相同：按試品狀態(tài)不同，泄漏電流分別按0.5mA、2mA和6mA要求;
3)對(duì)型式試驗(yàn)工頻耐壓設(shè)備的容量和動(dòng)作靈敏度相同：輸出端短接時(shí)的短路電流不小于200mA，漏電繼電器的動(dòng)作值不大于100mA。
4.1.2 型式試驗(yàn)項(xiàng)目不同
GB 14048.2規(guī)定斷路器介電型式試驗(yàn)包含三項(xiàng)考核：沖擊耐壓、工頻耐壓和泄漏電流測(cè)量。此外，在程序試驗(yàn)Ⅰ“一般工作特性試驗(yàn)(含電壽命)”、程序試驗(yàn)Ⅱ“額定運(yùn)行短路試驗(yàn)Ics”、程序試驗(yàn)Ⅲ“額定極限短路試驗(yàn)Icu”和程序試驗(yàn)Ⅳ“短時(shí)耐受電流試驗(yàn)Icw(B類斷路器)”后均要做工頻耐壓試驗(yàn)的驗(yàn)證。
GB 10963.1規(guī)定的介電型式試驗(yàn)：在首先經(jīng)過(guò)48h耐潮試驗(yàn)后再進(jìn)行包含沖擊耐壓、工頻耐壓和絕緣電阻測(cè)量三項(xiàng)介電試驗(yàn)。在低短路試驗(yàn)、1500V短路試驗(yàn)、額定運(yùn)行短路試驗(yàn)、電壽命試驗(yàn)和額定電流試驗(yàn)后，均要進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)的驗(yàn)證。
4.1.3 沖擊耐壓試驗(yàn)的程序要求不同
GB 14048.2的沖擊試驗(yàn)為：正反向各施壓5次，每?jī)纱伍g隔時(shí)間≥1s;GB10963.1的沖擊試驗(yàn)為：正反向各施壓3次，同相每?jī)纱伍g隔≥1s，反向間隔≥10s。
4.1.4 工頻耐壓試驗(yàn)差異
兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，型式試驗(yàn)工頻耐壓的電壓和施壓時(shí)間不同，電壓差異見表4。
表4 兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)型式試驗(yàn)工頻耐壓的電壓差異
工頻耐壓施加時(shí)間，GB 14048.2為5s，GB 10963.1為1min。在部分程序試驗(yàn)后，工頻耐壓驗(yàn)證的電壓也不同。GB 14048.2為2Ue與1000V(交流、有效值)或1415V(直流)的大值。GB 10963.1除了額定短路能力試驗(yàn)Icn后的驗(yàn)證電壓取900V外，其余幾項(xiàng)試驗(yàn)(低短路電流試驗(yàn)、1500A短路試驗(yàn)、運(yùn)行短路能力試驗(yàn)Ics和電壽命試驗(yàn))后均為低于表2所示值500V。
4.2 常規(guī)試驗(yàn)
GB 14048.2規(guī)定可從下列三種方法中任選一種：
1)沖擊+工頻：30%Uimp但不低于2Ui峰值的沖擊耐壓，再加2Ue但不低于1000V(交流有效值)的工頻耐壓，時(shí)間不少于1s。
2)工頻耐壓：施加電壓峰值取30%Uimp與2Ui及1000V(交流有效值)的大值，時(shí)間不少于1s。
3)絕緣電阻：用500V直流電壓測(cè)絕緣電阻，不小于1MΩ。
常規(guī)工頻耐壓設(shè)備與型式試驗(yàn)設(shè)備的不同處為泄漏電流動(dòng)作值僅為25mA(型式試驗(yàn)設(shè)備為100mA)，且設(shè)備動(dòng)作值不大于輸出端短路電流的1/8(動(dòng)作電流25mA對(duì)應(yīng)輸出端短路電流恰為200mA)。
GB 10963.1的介電常規(guī)試驗(yàn)為1500V，時(shí)間不少于1s。耐壓設(shè)備與型式試驗(yàn)同(短路容量200mA，動(dòng)作電流100mA)。#p#副標(biāo)題#e#
5 短路性能要求的差異
5.1 GB 14048.2的短路性能
GB 14048.2的短路性能包含額定運(yùn)行短路分?jǐn)郔cs(試驗(yàn)程序0-t-CO-t-CO)、額定極限短路分?jǐn)郔cu(試驗(yàn)程序O-t-CO)和(具短延時(shí)保護(hù)斷路器)額定短時(shí)耐受電流Icw三組程序試驗(yàn)考核。對(duì)適用于IT系統(tǒng)的斷路器，還應(yīng)在1.2倍短延時(shí)脫扣電流*大整定值，或1.2倍瞬時(shí)脫扣電流*大整定值，及相與相之間電壓下試驗(yàn)(試驗(yàn)程序0-t-CO)。
5.2 GB 10963.1的短路性能
GB 10963.1的短路性能要求包含:
1) 低短路電流:電流為500A與10In取大值，COSφ=0.93～0.98，試驗(yàn)程序?yàn)?次接通及3次通斷(O-t-0-t-0-t-0-t-0-t-0-t-CO-t-CO-t-CO);
2)IT系統(tǒng)適用性(對(duì)Ue=230V，或240V或230/400V的斷路器)：電流為500A與1.2倍瞬動(dòng)電流上限值的大值，但不超過(guò)2500A,COSφ=0.93～0.98，試驗(yàn)電壓為相與相之間電壓，試驗(yàn)程序?yàn)?-t-CO(對(duì)二次“O”的接通相位有要求);
3)1500A短路試驗(yàn)：在1500A電流下，按相應(yīng)于1500A短路指標(biāo)下的功率因數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)程序與低短路電流試驗(yàn)相同(6次接通及3次通斷)，但對(duì)Ue=230V/400V的單極斷路器，在6次“0”后只需進(jìn)行2次“CO”。然后在每相中接入一個(gè)斷路器同時(shí)進(jìn)行一次“O”操作;
4)運(yùn)行短路能力Ics:試驗(yàn)電流按斷路器運(yùn)行短路指標(biāo)，功率因數(shù)按該標(biāo)準(zhǔn)的電流分檔規(guī)定，試驗(yàn)程序：?jiǎn)螛O和二極為O-t-O-t-CO,三極四極為O-t-CO-t-CO;
5)額定短路能力Icn: 試驗(yàn)電流按斷路器運(yùn)行短路指標(biāo)，功率因數(shù)按該標(biāo)準(zhǔn)的電流分檔規(guī)定，試驗(yàn)程序?yàn)镺-t-CO。
6 GB 10963.1的28周期(天)試驗(yàn)(俗稱“可靠性試驗(yàn)”)
這是該標(biāo)準(zhǔn)特有的要求。斷路器在閉合狀態(tài)下，由另一串聯(lián)的開關(guān)接通和斷開不低于30V的額定電流，每周期包括通電21h和斷電3h，共進(jìn)行28周期。在*后一個(gè)周期中測(cè)量接線端子溫升，不應(yīng)超過(guò)原試溫升的15K;接著在5s內(nèi)電流升至約定脫扣電流，應(yīng)在約定時(shí)間內(nèi)脫扣。
注：本項(xiàng)試驗(yàn)俗稱“可靠性試驗(yàn)”，但不同于真正意義上的可靠性試驗(yàn)(符合GB/Z 22203-2008《家用及類似場(chǎng)所用過(guò)電流保護(hù)斷路器的可靠性試驗(yàn)方法》，包含操作可靠性試驗(yàn)和瞬動(dòng)保護(hù)可靠性試驗(yàn))。
7 結(jié)束語(yǔ)
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用的基礎(chǔ)。作為應(yīng)用量大面廣的斷路器，是*主要的保護(hù)電器，按使用場(chǎng)合不同而制定的兩大類斷路器標(biāo)準(zhǔn)GB14048.2和GB 10963.1指導(dǎo)著兩大類斷路器的設(shè)計(jì)、制造、使用，所以清楚了解這兩類標(biāo)準(zhǔn)的異同，對(duì)于斷路器的研發(fā)、制造、試驗(yàn)人員是必須的。對(duì)成套電氣設(shè)備設(shè)計(jì)、裝配人員和運(yùn)行應(yīng)用人員，也應(yīng)盡可能多了解一些斷路器所遵循的標(biāo)準(zhǔn)，有利于正確選用和合理安裝、維護(hù)。本文分析、解讀了這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，希望能對(duì)上述人員的工作有所幫助。
參考文獻(xiàn)
[1] GB 14048.2-2008《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分：斷路器》
[2] GB 10963.1-2005《電氣附件 家用及類似場(chǎng)所用過(guò)電流保護(hù)斷路器 第1部分：用于交流的斷路器》
原標(biāo)題:兩項(xiàng)斷路器標(biāo)準(zhǔn)的差異分析——GB 14048.2與GB 10963.1標(biāo)準(zhǔn)的差異分析
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