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线路保护的80%法则 微型断路器的安装方式

2020-08-24 09:10:27 来源 : 中国IDC圈

微型断路器作为末端配电线路保护的低压电器,用量非常大,应用范围也非常广泛。本文将对以下几个方面进行解读:

线路保护的80%法则;

微型断路器的选型;

微型断路器的安装方式。

1.80%法则

a)80%法则的定义

大多数商业零售主机供应商将用合同限制他们的客户:在一个配电电路不能超过80%的电力供应阈值。供应商将会保留这样的权利:在充分警告后,如果持续超过80%的数字,将关闭电力供应的特定电路。

b)80%法则的来源

功率密度和预测的冷却负荷计算也考虑了净交付负荷乘以80%(=安培x伏特x 80%)。尽管数据中心行业普遍依赖这个80%的数字,但很少有人知道它从何而来,以及为什么现在使用它。

事实上,80%法则的要求来自于由美国消防协会发布的国家电气规范(NEC)。从本质上说,80%规则在美国是一项可强制执行的电气法规,旨在保护那些使用危险等级电力的人,避免对自己或周围环境造成损害。

c)80%法则的重要意义

这个80%的数字在世界各地有所不同。例如,欧洲的一些商业数据中心提供商采用70%的负载阈值标准,而其他提供商允许客户运行高达90%的负载。因此,当您在境外采购服务时,您应该始终询问数据中心提供商在设施内交付的电路的阈值是多少。如果一个环境中的机架设计打算使用80%的可用负载,而提供商在70%的限制下工作,那么整个为硬件和电源设计的体系结构可能无法工作。最后,同样值得注意的是,在技术上,你可以在电路上超过80%的阈值,而不会对电路本身造成任何问题。事实上,有些电路会以或略高于100%的输出容量运行,而短时间内不会出现过载导致断路器的分断。

2.微型断路器

a)什么是微型断路器

微型断路器也称为自动空气开关,可用来接通和分断负载电路,也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和,是低压配电网中一种重要的保护电器。

断路器具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、 分断能力高、操作方便、安全等优点,所以目前被广泛应用。微型断路器由操作机构、触点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成。

b)微断的重要参数

额定工作电压(Ue):这是断路器在正常(不间断的)的情况下工作的电压。

额定电流(In) :配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制造厂家规定的环境温度下所能无限承受的最大电流值,不会超过电流承受部件规定的温度限值。

短路继电器脱扣电流整定值(Im) :短路脱扣继电器(瞬时或短延时)用于高故障电流值出现时,使断路器快速跳闸,其跳闸极限Im。

额定短路分断能力(Icu或Icn) :断路器的额定短路分断电流是断路器能够分断而不被损害的最高(预期的)电流值。

3.微型断路器的选型

a)脱扣特性

在微型断路器的技术参数中,脱扣特性是一个重要的选型指标。根据负载类型的不同,选型时需选用不同的脱扣特性。

b) 工作原理

为了了解脱扣特性的变化,先要简单了解一下微型断路器过电流保护的工作原理。微型断路器有两个脱扣检测元件,一是由双金属片构成的热脱扣器,其工作原理是利用两种金属不同的热胀系数,当温度升高时,两种金属的变形不同,造成双金属片弯曲,使脱扣机构动作。热脱扣器的保护特性具备反时限的特性,也就是说电流越大,脱扣时间越短,它用来对配电回路进行过载保护。另一个是电磁感应脱扣器,其脱扣特性是瞬时动作,它用来对配电回路进行短路保护。

c)交直流断路器脱扣特性区别

对于双金属片构成的热脱扣器,其交流的In值是交流正弦波的有效值,它就是交流电流的热效应值,因此它与直流的In值是等效的。因此将交流型微型断路器使用在直流回路中,在过载保护的脱扣特性上没有变化,

值得注意的是用于直流回路时瞬时脱扣特性变化了,也就是微型断路器的短路保护特性发生了变化。这是因为,电磁脱扣线圈的电磁作用在交直流情况下发生了变化。所以需要较大的电流变化才能让电磁脱扣器动作,因此,将交流型微型断路器使用在直流回路中,除了大家比较注意的额定工作电压的改变外,还需注意的就是瞬时脱扣In值倍数的变化

d)脱扣特性曲线

1) 交流微型断路器

以突破APSIMOON交流微型断路器GA6-63和GA10-63为例,瞬时脱扣动作范围如下:

B型曲线:3In~5In,C型曲线:5In~10In,D型曲线:10In~20In

图1:交流微型断路器脱扣动作特性曲线

图1:交流微型断路器脱扣动作特性曲线

2) 直流微型断路器

以突破APSIMOON直流微型断路器GD10-63为例,瞬时脱扣动作范围如下:

B型曲线:4In~6In,C型曲线:8In~12In

图2:直流微型断路器脱扣动作特性曲线

图2:直流微型断路器脱扣动作特性曲线

e)微型断路器选型的其他问题

1) 基准温度

不同类别的微断的基准环境温度也有所不同,B、C、D类微断的基准温度是30℃。事实上,也有部分微断的基准温度是20℃。

2) 安装方式

在实际使用时,终端配电箱内的微型断路器常常是被并排安装在一起的,且在大多数场合配电箱并非敞开安装而是封闭安装在墙内的,即安装在微观环境而非 宏观环境内,这些因素都可导致微型断路器的散热效果下降。

3) 海拔要求

根据IEC60898—1 产品标准规定,普通微型断路器安装地点的海拔一般不超过2000 m,在此海拔下,对所有性能指标不会产生多少影响。但是当微型断路器安装在海拔超过2000 m时,由于大气成分、介电常数、冷却能力及气压等条件的变化,微型断路器的整体性能也会随之发生变化

4.微型断路器的安装和接线

为了正确和安全使用微型断路器,几十年来对断路器的安装和接线都有过明确的规定,这些规定被电工组织认可,形成了专业的国家标准。其中安装与接线最突出的两个问题如下:

a)安装角度

对于安装角度,早期的JB1284-73《自动空气开关》标准明确规定:与垂直面的倾斜度不超过5°。后来的JB1284-85《低压断路器》和GB14048.2《低压开关设备和控制设备:低压断路器》对安装条件仅做出原则性规定:“正常的安装条件应根据制造厂的安装说明书,对安装方位有规定的或者断路器性能受安装条件有明显影响的断路器,应在具体产品标准中明确规定安装条件。”对于这种大类标准,作这样原则性规定应该是无所指摘的。

通常来说,对于热动保护特性,基本上可认为横装和水平安装基本上无差别。但是对于瞬动脱扣(电磁铁结构),如果电磁铁的反作用力与重力有关,根据实验表明,大约有10%左右的误差,但是对于400A和600A的反力,基本与重力无关。

b)电源进线方位

笼统地说断路器只能上进线不能下进线是片面的。对于具有双断点、双灭弧室、过载长延时、短路瞬时动作脱扣器置于断路器触头系统上面的断路器,上进线、下进线的功能是一样的,完全可以正接或反接。

上进线接法,断路器断路分断后动触头上不带恢复电压,熄弧效果好;如果是下接线,微断中的双金属元件和电磁铁系统中的电阻、电感将使动触头打开后其上仍带恢复电压,熄弧条件恶化。另外由于一般的维护电工习惯于上进线,下进线还必须做出标记。

5.微型断路器实例

常用的断路器主要有以下四种:

单极:也叫1P,只能断开一根相线,适用于控制一相“火线”;

两极:也叫2P,一根接相线,一根接零线;

三极:也叫3P,三根接相线,适用于三相380V电压线路;

四极:也叫4P,三根接相线,一根接零线,适用于三相四线制线路。

突破电气最新推出的APISMOON曦月系列微型断路器,适用于IDC数据中心的交流和直流供配电系统,如微模块的UPS输入输出配电柜、小母线(或列头柜)和PDU等配电产品。

图3:突破电气微型断路器产品例图

图3:突破电气微型断路器产品例图

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