开关设备母线支撑知识介绍

开关设备母线支撑知识介绍

金属铠装开关设备 IEEE C37.20.2

“母线支撑”来定义金属铠装开关设备母线系统的特定机械强度水平。但是，该术语未用于包含金属铠装开关设备主要要求的任何标准。此外，标准中没有规定母线支撑的具体额定值。多年来，术语定义不明确的问题一直令人困惑。

适用于金属铠装开关设备的原理标准是ANSI/IEEE C37.20.2-1999。由于涉及母线额定值，该标准定义了几个额定值：

额定瞬时耐受电流——这是开关设备母线必须承受的最大均方根总（不对称）电流，在最大偏移相位的最大周期的主要峰值处测量。验证该额定值的测试需要至少 10 个电源频率周期的测试持续时间。在此测试期间，最大循环中主要峰值处的峰值电流必须至少为开关设备额定短时电流的 260%。

额定峰值耐受电流——严格来说，这不是一个额定值，而是在上述瞬时耐受电流测试期间必须达到的峰值电流值 (260%)。

额定短时耐受电流——这是开关设备在两秒时间内必须能够承受的平均对称电流。

上述额定值与开关设备组件中使用的组件的额定值有何关系？正如人们所料，评级直接相关以产生一个协调的系统。

瞬时电流和峰值耐受电流额定值——过去，标准规定了瞬时电流（均方根不对称或均方根总电流）额定值。事实上，NEC® 490.21 (A)(4) 仍然使用“瞬时”来表示最大不对称电流。然而，多年来，ANSI/IEEE C37 系列标准一直在从非对称均方根电流的概念转向峰值电流的概念。这样做的原因是峰值电流的大小决定了施加到导体上的最大力。

由于标准理念的这种转变，不同标准中对等效要求的表述略有不同。

对于基于“恒定 MVA”额定值的断路器，瞬时额定值通常以 rms 不对称安培数表示，是“关合和闭锁”额定值。但是，关合和闭锁额定值可能以峰值安培数表示。均方根不对称额定值在 ANSI C37.06-1979 中列出，而峰值电流值在 ANSIC37.06-1987 中使用。

对于基于“恒定 kA”额定值的断路器，峰值耐受电流对应于断路器的关合和闭锁额定值，在 ANSI C37.06-1997 或 ANSI/IEEE C37.06 - 2009 年，以峰值安培数表示。

短时电流额定值——这里的标准一直保持一致。开关设备母线和连接的短时电流额定值必须与相关断路器的“最大允许跳闸延迟”值相匹配，对于金属封闭开关设备中使用的断路器来说是两秒。

什么是等效评级？下表基于 1999-2000 年发布的协调标准中的“kA 级”断路器。

“母线支撑”最常被认为是以均方根非对称电流表示的瞬时电流，因为这等同于“瞬时”术语的历史用法。然而，母线支撑可以用均方根非对称电流（IST 的 155%）或峰值电流（IST 的 260%）表示，因为这两种形式都要求开关设备总线和连接具有相同的性能

金属封闭式电力断路器开关设备 IEEE C37.20.1

适用于金属封闭式电力断路器开关设备的原理标准为ANSI/IEEE C37.20.1-2002。由于它与母线额定值有关，因此该标准定义了几个额定值：额定短路耐受电流——这是开关设备母线在至少四个周期的测试持续时间内必须承受的对称电流。在验证此额定值的测试期间，峰值电流必须至少是组件中使用的最小框架尺寸断路器的 230%（对于未熔断器断路器）或 216%（对于熔断器断路器）。

额定短时耐受电流——这是开关设备必须能够承受两个 0.5 秒周期的平均对称电流，中间有 15 秒的零电流间隔。

上述额定值与开关设备组件中使用的组件的额定值有何关系？正如人们所料，评级直接相关以产生一个协调的系统：

额定峰值耐受电流——历史上，标准没有将峰值电流耐受额定值列为明确的额定值。相反，该性能要求已嵌入断路器和开关设备的测试要求中，因此用户不必担心。当按照 ANSI C37.50（对于未熔断电路的 230% 峰值电流，参考条款 4.9.3.3.3）进行测试时，开关设备所需的峰值耐受电流直接对应于断路器的预期峰值电流，以及 4.9.3.3.4 对熔断器断路器的 216% 峰值要求）。

额定短时电流 – 开关设备要求直接对应于 ANSI C37.50（参考条款 4.10.4）中未熔断器断路器的短时测试要求。短时额定值不适用于熔断器断路器，因为熔断器在短时测试期间不允许电流流动。

第四列中显示的非对称电流转换值来自 ANSI/IEEE C37.20.1-2002 条款 5.4.4 的注释 5。X/R 比和功率因数 (PF) 的相应值显示在上表的第五列中。

未熔断器 (230%) 和熔断器断路器 (216%) 的峰值电流要求之间的差异是由于 UL 标准（UL 248 系列）中对限流熔断器的 X/R 要求与未熔断器的要求不同ANSI C37.50 和 ANSI/IEEE C37.20.1 中的设备。无论母线支撑要求如何表述，都要求开关设备母线和连接具有相同的性能。

开关设备组件所需的短路耐受电流取决于组件中包含的断路器种类。要求是开关设备组件的短路能力由组件中包含的“最差”断路器（即“薄弱环节”）的短路能力决定。

更正式的说法：

对于没有熔断器断路器的开关设备组件，额定短路耐受电流是组件中具有最低短路电流额定值的断路器的短路电流额定值。

对于只有熔断器断路器的开关设备组件，额定短路耐受电流是组件中使用的熔断器断路器的短路电流额定值。

对于带有熔断器和没有熔断器断路器的开关设备组件，额定短路耐受电流是组件中具有最低短路电流额定值的没有熔断器断路器的短路电流额定值。