关于低压成套开关设备中N母排的短路耐受强度试验必要性的探讨

刘志党，王超

(沈阳电气传动研究所(有限公司)，辽宁 沈阳 110141)

1 引言

GB7251.1－2005《低压成套开关设备和控制设备第一部分:型式试验和部分型式试验成套设备》(以下简称成套设备)标准中，规定了“低压成套设备”的型式试验项目和试验结果的判定标准，其中8.2.3条款为:“短路耐受强度验证”。

8.2.3.2.3条款为:“主电路试验”，该条款规定了主母排三相短路耐受强度试验和中性母排(N排)短路耐受强度试验的方法。8.2.3.2.5条款为:“试验结果”，规定了“短路耐受强度验证”试验结果的判定标准。

8.2.3.2.5试验结果

试验后，导体不应有任何过大的变形，只要电气间隙和爬电距离仍符合7.1.2的规定，母排的微小变形是允许的。同时，导线的绝缘和绝缘支撑部件不应有任何明显的损伤痕迹，也就是说，绝缘物的主要性能仍保证设备的机械性能和电器性能满足本标准的要求。

检测器件不应指示出有故障电流发生。

导线的连接部件不应松动，而且，导线不应从输出端子上脱落。

在不影响防护等级，电气间隙不减小到小于规定数值的条件下，外壳的变形是允许的。

母排电路或成套设备框架的任何变形影响了抽出式部件或可移式部件的正常插入的情况，应视为故障。根据笔者多年从事检测工作的经验，认为，此项试验结果的合格与否，完全取决于母线绝缘支撑件(母线框)的材质、强度及母线框的间距。

在母线框的材质、强度及间距相同的情况下，认为N排受力小于A、B、C三相母排的任何一相受力，因此认为N排的“短路耐受强度试验”意义不大。

2 电动力的计算

两条平行细长载流导体间的电动力:

3 电动力的最大值

(1)三相短路时电动力的最大值

图1

图2

图3

式中，i(3)sh为三相冲击电流。

(2)两相短路时电动力的最大值

4 实例分析

依据GB7251.1中规定，制造商与用户之间如无其他协议，中性母排试验的电流值应为三相试验时相电流的60%，即IN=60%I

母线的布置方式分为水平排列和垂直排列两种，在这两种布置方式下，母线所受电动力的计算方式是一致的，现以垂直排列方式为例进行计算分析。

由于受母线夹(框)的限制，母线的布置分为以下三种基本方式:

(1)A，B，C，N均为单根母排 如图4、图5所示。

图4 ABCN四相

图5 ABC+N三加一相

①当ABCN四相排列时，各相所受电动力为:根据式(2)

根据式(3)

根据式(1)

可见FBmax＞FAmax＞FNmax

故各相单根母排所受电动力为:

②在N线排短路耐受强度试验时

N线排所受电动力为:

主母排的单根母排所受电动力为:

(只要 a＞2b，则 Fnamax＞Fnmax)

③当ABC+N三加一相排列时，A相和B相的受力情况和四相排列时的受力情况是一样的，N相的受力情况，由于母排间距a的变大而减小，会小于四相排列时N相的受力情况，可见。

(2)A，B，C，N均为双根母排如图6、图7所示。

图6

图7

当A，B，C，N均为双根母排时，可把双根母排看做一体，均当做单根母排处理。

(3)A，B，C为双根母排，N为单根母排如图8所示。

图8

设同相母排的中心距为b，通过每个单根母排的电流为0.5I，电动力分析如下:

在主母排三相短路耐受强度试验时，每相的单根母排除了受到另两相的电动力以外，还要受到同相的另一根母排的电动力:

根据式(1)两根同相母排间的电动力为:

目前通用的母线框的实际尺寸如下:

(a=100mm，b=20MM)。

图9 故各相单根母排所受电动力

可见:F单Bmax＞F单Amax＞FNmax

F单Bmax＞F单Amax＞FNAmax

5 结语

综上所述，本文认为低压成套设备中N母排的短路耐受强度试验是没有必要进行的。同理，母线槽中N线排的短路耐受强度试验也是如此。

［1］国家标准GB7251.1－2005/IEC 60439－1:1999低压成套开关设备和控制设备第一部分:型式试验和部分型式试验成套设备［S］.中国标准出版社.

［2］国家标准GB7251.2－2006/IEC 60439－2:2000低压成套开关设备和控制设备 第一部分:对母线干线系统(母线槽)的特殊要求［S］.中国标准出版社.

［3］电器理论基础(修订本)［M］.机械工业出版社.

［4］电器学理论基础［M］.机械工业出版社.