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关于低压电器几个电参数含义的辨证
 
慧聪网   2005年10月31日10时36分   信息来源:中国自动化网    

    近些年来,随着社会主义市场经济的深化,产品的竞争也日益激烈。有些电器制造商为了推广推销产品,在其样本或产品使用说明书上任意规定了一些不符合科学和标准的拟事而非的技术性能参数,从而引起混乱。考其原因,一是对那些参数的含义没有真正的理解;二是参数含义清楚,但为了让用户觉得自己的产品较别家优越,有意模糊概念拨高提级,不论是那一种情况,都是不严肃、不负责任的。为了澄清问题,我们将按国家、国际现行标准来表述电参数的含义,以便正本清源。

1 额定工作电压

  《电工术语 低压电器》(GB/T2900.18-92)对“额定工作电压”的定义是:“在规定条件下,保证电器正常工作的工作电压值。”我国和世界30多个国家的额定工作电压是交流50Hz 220/380V,英国、澳大利亚等10多个国家是交流50Hz 240/415V,孟加拉、印度、马来西亚、巴基斯坦、新加坡、等国是交流50Hz 230/400V。此次还有127/220V等等。IEC出版物38,鉴于电压种类太多,影响贸易和交流,建议今后各国统一采用230/400V的标准化电压(分子为相电压,分母为线电压),但这种改革涉及面极大,是一个浩瀚的工程体系,因此目前世界各国仍沿用原来的电压系统。我国既然是220/380V就不可能出现400V的工作电压。但是有不少厂商的短路器样本里,它的短路分断能力栏赫然标志着额定电压为400V,在短路分断电流一样的情况下,让用户以为它比380V的高(倘单从数字看,400V比380V自然高好多)。这种拨高工作电压的行为如果不是有意混淆,则是一种认识上的误解。断路器在进行短路分断试验和过载操作性能试验时,都规定,其试验电压为1.05Ue,有人据此理解为1.05X380=400V。其实这里的1.05倍Ue是工频恢复电压(稳态恢复电压)。GB/T14048.1对试验参数的规定,电压Ue的公差是+5%,即电网电压的波动可以是0~5%的范围,就是380~400V,而工频恢复电压是1.05倍Ue,Ue包括这个波动范围(最大为上限值)。

  另一种误解是,一般至用户的变压器是10/0.4KV的低压比,即变压器的原边电压是10KV,而副边(至用户)是0.4KV,即400V,因此其断路器产品的额定电压定为400V。这是谬误的。副边的400V是变压器的空载电压。计算负载电压时要考虑副边绕组内部的电压降,约5%的电压值。因此0.4的实际负载电压是380V。对变压器(或发电机)而言,可用空载电压来表示它的额定电压,而电器设备(包括开关电器)的额定电压,正确的理解和实际上的性能考核只能是负载电压。

  GB156-93《标准电压》中对三相四线系统或交流系统标准电压设及电气备额定电压规定为:220V、380V、660V……。标准对发电机的额定电压也作了规定,它们是:230V、400V、690V……。标准还规定:“与发电机出线端配套的电气设备,额定电压可采用发电机的额定电压,在产品标准中具体规定。”而我国的断路器目前似乎还没有能与发电机(或变压器)出线端配套的。
  综上所述,所谓产品的额定电压是400V或690V都是不正确的提法。

2 关于额定绝缘电压

  GB/T1900.18对额定绝缘电压的定义是:“在规定条件下,用来度量电器及其部件的不同电位部分的绝缘强度,电气间隙和爬电距离的标准电压值。除非另有规定,比值为电器的最大额定工作电压。” 等效采用IEC947-1(1998年第1版)的GB/T14048.1《低压开关设备与控制设备总则》强调系统的绝缘配合,因此电器用于电源系统的条件为:

  电器的额定绝缘电压应高于或等于电源系统的额定电压。从标准的规定衡量,一个电器产品如果有多种工作电压值,如380V(绝大多数产品的电压等级)和660V(常用于矿山),则其额定绝缘电压可定为660V。额定绝缘电压标定后,在按产品适用的污染等级(断路器一般为3级)及其绝缘零部件的CTI值(相比漏电器痕指数)(此CTI值确定了绝缘材料的组别,分为I、II、IIIa、IIIb四种),来确定产品的最小爬电距离。例如,额定绝缘电压为660V,污染等级3,材料组别为IIIa、IIIb,承受长期电压的电器的最小爬电距离为10mm。电器产品可以以此值来设计其各绝缘件的爬电距离,而不需要任意地去提高它的额定绝缘电压。现在有些断路器生产厂家,为了提高竞争力,就称自己的额定绝缘电压是800V,比人家的660V高一个等级,而它的断路器额定最高也就是660V,完全没有必要比拔高。而且有两点是不能忽视的,一是额定绝缘电压一高,爬电距离就要求加大,如果污染等级,绝缘材料的组别都不变,Ui(额定绝缘电压)为800V时,最小爬电距离应是12.5mm,比Ui=660V时加大2.5mm;二是按断路器的产品标准要求,在进行过载操作性能实验和短路分断能力实验后,均需进行耐压(工频耐压)验证,施加的电压为2倍额定绝缘电压,对Ui=660V者,耐压1320V,对Ui=800V者,耐压值要提高到1600V,实际上是加大了负担。但最重要的还是定期实验工频面压值,Ui=660V耐压值为2500V,1min,Ui=800V时,耐压值为3000V。因此那种毫无意义的炫示,实事求是地说是自己给自己添麻烦。

  GB/T14048.1规定:“对预期用于因绝缘故障必须重视严重后果的场所(如安装类别VI或用于大容量供电系统或要求具有隔离功能)的电器,应采用高于额定绝缘电压的电压等级的爬电距离;建议额定绝缘电压一般提高R10优先系数中二个电压的等级及以上。”R10优先系数是1.25。660V上面第一个电压是800V,第二个电压是1000V。按上面的规定,应取1000V,与660V相同的污染等级及材料组别,它的爬电距离应不小于16mm,但是由于塑壳断路器为非选择型保护(无三段保护),加上它们的额定电流一般在800A及以下,它们不适合于安装类别IV(电源水平级)及大容量供电系统,可见取Ui大于660V是没有什么实用意义而是徒增浪费和麻烦而已。

3 关于辅助触头的工作电流

  作辅助触头(或称辅助开关)的微动开关,它有两个电流参数,一是约定发热电流,一是工作电流。工作电流有多种,而约定发热电源只有一个。GB/T2900.18对约定发热电源电流的定义是:“在规定条件下实验时,开关电器在8h工作制下,各部件的温升不超过极限值时所能承载的最大电流。”而它的工作电流则由它所控制的电磁铁在闭合状态下的负载功能来决定。因此约定发热电流和工作电流是两个不同的概念。

  GN14048.5-93《低压开关设备和控制设备 控制电路电器和开关元件第一部分 机电式控制电路电器》的附录C“某些使用类别的辅助触头名义额定值举例”中,列出目前使用较多的AC-15和DC-13的动作电流,AC-15类别中,辅助触头的Ith=2.5A时,控制电磁铁闭合状态下的功率(容量)为180VA;Ith=5A,控制功率为360VA,Ith=10A,控制功率为720VA;DC-13(直流)Ith=1A,控制功率为28W,Ith=2.5A,控制功率为69W,Ith=5A,控制功率为138W,Ith=10A,控制功率为275W。根据所控制的电磁铁负载功率,和微动开关(辅助触头)的电压值,就可算出它的工作电流,例如Ith=3A,可参照Ith=2.5A的控制功率,为AC-15时,控制功率为180VA(符合AC-15用于控制大于72VA的交流电磁铁负载的规定),180VA/380V=0.47A,180VA/220V=0.81A,就是辅助触头在380V和220V电压下的动作电流Ie;再如DC-13(控制直流电磁铁),Ith=2.5A,控制电磁铁的容量(功率)为69W,69W/220V=0.31A,69W/110V=0.63A,就是辅助触头在220V和110V下的工作电流,确定辅助触头的工作电流是很重要的,因为辅助触头的通电操作性能实验,非正常接通与分断能力实验都与Ie的数值有关的Ie取大或取小都不符合产品的要求。

  查阅一下国内市场仍占相当比例的某中塑壳式断路器和另两种万能式断路器的1997年行业标准修订版,就发现对辅助触头的额定工作电流的规定很是混乱,也不符合国家的大类标准。如某断路器规定Ith分别为1A、3A、6A。而在AC380V时工作电流Ie分别为0.3A、0.4A和3A(它们都是AC-15类别),控制的交流电磁铁在闭合状态的功率,按计算分别为114VA、152VA和1140VA;在DC220V,Ie分别为0.15A、0.15A和0.2A,则直流电磁铁的功率分别为33W、33W和66W。显然是不符合GB14048.5标准的规定。另两个万能式断路器则通过规定,交流电磁铁功率为300VA,直流电磁铁功率为60W,这是沿用老标准AC-11和DC-11的,但是AC-11和DC-11早在1993年就命令取消,再去套用是没道理的。

  以上3点质疑未必完全正确,希望得到专家的指正。

 
 
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