断路器分断时间

在金属封闭开关设备中，使用的断路器的额定分断时间，美国国家标准化协会（ANSI/）将其分为不同的等级，例如三周期（60Hz，16.66*3=50ms）、五周期（83.33ms）和八周期（133.33ms）。然而，这些近似值并不准确，因为它们没有考虑生产过程中的变化，并且在某些条件下，额定开断时间可能超过50%。此外，稍微超过一个等级的断路器可能会落入下一个更高的等级，给人一种性能发生根本性变化的感觉，但这并不能真实反映现实。因此，我们需要确定一些与三周期和五周期断路器有关的事实。

与ANSI标准不同，IEC标准没有采用三周期和五周期等级，也没有给出与特定分断时间相关的“触头断开时间”的假设值。相反，额定分断时间现在以绝对时间（以毫秒为单位）表示。根据IEC标准，额定断路时间定义为“在额定控制电压和额定工作压力下，机械操作跳闸电路通电到断路主回路所有极的电流分断之间的最大允许间隔。”这个定义明确表明，评级必须考虑所有变量的“最坏情况”条件，包括在最繁重的条件下最长的电弧持续时间，以及最长的分闸时间（包括最坏情况下的生产变化）。

对于断路器，平均电弧时间约为9ms，这代表了短路测试实验室中进行的大量开断试验。在60Hz测试期间，最长的电弧时间为17ms。在旨在探索中分断性能外部极限的测试中，最长的电弧时间发生在具有最大偏移、不对称电流开断的试验中。根据ANSI/，试验必须探索尽可能短的电弧时间和最长的电弧时间。

当触头断开恰好在电流过零之前出现时，可能出现的最长电弧时间出现在电流小回路之前。因为第一个零电流发生在几分之一毫秒内，而第二个零电流仅在很短的时间后（可能1-2毫秒）发生，所以直到电流主回路结束的过零电流才会发生分断。

在现实世界中，这种开断可能永远不会发生。当然，它们只占短路开断的百分之一的部分。断路器可以配备多个分励脱扣线圈。正常脱扣线圈被称为第一个并联脱扣线圈，因为它安装在断路器上脱扣线圈的第一个物理位置。该线圈设计为具有相对较低的工作电流，用于95%以上的所有应用。对于采用该脱扣线圈的断路器，如果基于ANSI/的平均分闸时间和平均电弧持续时间的额定分断时间，如断路器的分断时间为67ms（4.0个周期）。然而，ANSI/表示额定值必须基于最坏情况条件，这意味着该断路器的第一个分励脱扣线圈的实际分断时间为82毫秒（4.9个周期）。

生产断路器的实际分断时间范围为67ms（4.0个周期）（50ms断开时间+17ms电弧持续时间）到82ms（4.9周期）（65ms断开时间+17ms电弧持续时间），使用最坏的案例电弧持续时间。由于ANSI/将首选分断时间列为83ms（五个周期），因此断路器额定值标签表明额定分断时间为83ms。

对于断路器的应用，这对用户意味着什么？基本上，什么都没有。其原因与短路测试实验室中断路器的测试方式有关。当断路器进行短路性能测试时，它们的测试原理与它们的额定方式完全相反。对于额定值，断路器根据最坏情况（最长）时间进行额定。对于测试，实际测试参数是根据最坏情况下的短路条件设置的，这意味着最短的时间。这对断路器意味着什么？使用上面的数据，断路器被测试为最快的断路器（分闸时间最短）。

短路条件是在短路实验室中设置的，以使断路器暴露于如果（对于断路器）其断开时间为31ms时会发生的条件。因此，断路器被测试为好像它具有2.9个周期的历史分断时间。结果是断路器具有三周期断路器的分断能力，尽管我们必须将其评定为五周期（83ms）断路器。