執(zhí)行短路保護(hù)的元件和交流接觸器、熱繼電器之間需要有短路保護(hù)協(xié)調(diào)配合。本文詳細(xì)介紹接觸器與執(zhí)行短路保護(hù)的低壓開關(guān)電氣之間的協(xié)調(diào)配合型式試驗(yàn)和接觸器的SCPD試驗(yàn)等內(nèi)容及限制短路電流試驗(yàn)結(jié)果判定規(guī)定。

1、接觸器與執(zhí)行短路保護(hù)的低壓開關(guān)電器之間的協(xié)調(diào)配合型式試驗(yàn)
若電動(dòng)機(jī)主電路引至電機(jī)的電纜發(fā)生了短路，于是短路電流就流過主電路，包括斷路器、接觸器和熱繼電器，或者熔斷器、接觸器和熱繼電器。短路電路中的斷路器和熔斷器是能夠主動(dòng)切斷短路電流的，而接觸器和熱繼電器則不能，它們只能承受短路電流的沖擊。我們把斷路器和熔斷器等能夠主動(dòng)切斷短路電流的元件稱為主動(dòng)式元件，而把接觸器、熱繼電器等只能承受短路電流的元件稱為被動(dòng)式元件。

對(duì)于電動(dòng)機(jī)主電路而言斷路器或者熔斷器的用途就是執(zhí)行短路保護(hù)；接觸器的任務(wù)就是閉合與分?jǐn)嚯娐罚越佑|器的最大過載能力在AC-3時(shí)是10倍；熱繼電器的任務(wù)是對(duì)電動(dòng)機(jī)過載執(zhí)行保護(hù)。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)的進(jìn)線端子前方電纜發(fā)生短路時(shí)，熔斷器的熔體應(yīng)該要熔斷。假如電動(dòng)機(jī)回路的輔助電路電源取自于主電路，則此時(shí)加載在接觸器線圈兩端的電壓幾乎為零，接觸器就會(huì)因此而釋放。如果接觸器的釋放時(shí)間小于熔斷器的熔斷時(shí)間，或者接觸器的釋放時(shí)間小于斷路器的分?jǐn)鄷r(shí)間，則接觸器將承擔(dān)起分?jǐn)喽搪冯娏鞯娜蝿?wù)。接觸器的分?jǐn)嗄芰艿停佑|器的一次觸頭有可能出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)g損毀，因此一定要杜絕讓接觸器執(zhí)行短路分?jǐn)嗳蝿?wù)。

昌暉儀表提醒大家要注意的是：雖然由主動(dòng)元件去分?jǐn)喽搪冯娏?，但是在分?jǐn)嗥陂g，接觸器一定要能夠承受短路電流的沖擊。這種關(guān)系其實(shí)也是過電流保護(hù)的選擇性。

對(duì)于短路電路中的被動(dòng)元件，要與短路電路中的主動(dòng)元件之間實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)配合。 這種協(xié)調(diào)配合關(guān)系的試驗(yàn)被稱為SCPD，其意義是驗(yàn)證被動(dòng)元件在規(guī)定的使用和性能條件下與某主動(dòng)元件的SCPD動(dòng)作期間，承受預(yù)期短路電流的沖擊而不損壞，而且也不能出現(xiàn)事故擴(kuò)大化。

當(dāng)某開關(guān)電器進(jìn)行SCPD型式試驗(yàn)時(shí)，要用該開關(guān)電器制造廠給出的參數(shù)來執(zhí)行，而且與某開關(guān)電器配合的上級(jí)過電流保護(hù)電器(熔斷器或斷路器)也由制造廠指定。對(duì)于SCPD動(dòng)作時(shí)間內(nèi)某開關(guān)電器能夠承受的預(yù)期短路電流值也由制造廠指定。

2、接觸器的SCPD試驗(yàn)電路

圖1  有關(guān)接觸器SCPD的試驗(yàn)電路
圖1所示為有關(guān)接觸器SCPD的試驗(yàn)電路，圖1中G是電源，PV是交流電壓表，R是可調(diào)電阻，L是可調(diào)電抗，Rs是分流電阻，SV1~SV6是電壓傳感器，Q是接通開關(guān)，SCPD是短路保護(hù)電器，KM是被測試接觸器，W是臨時(shí)接線，SA~SA3是電流傳感器。

在做SCPD試驗(yàn)時(shí)有兩項(xiàng)內(nèi)容，即預(yù)期電流r測試和預(yù)定限制短路電流q測試。對(duì)于保護(hù)配合協(xié)調(diào)關(guān)系為TYPE1的試驗(yàn)，每次都允許更換新的元件；對(duì)于保護(hù)配合協(xié)調(diào)關(guān)系為TYPE2的試驗(yàn)，當(dāng)進(jìn)行r的0-CO試驗(yàn)時(shí)要使用同一臺(tái)被測元件，當(dāng)進(jìn)行q的0-CO試驗(yàn)時(shí)可以使用新的元件。

3、試驗(yàn)過程及關(guān)系描述
①只有接觸器的限制短路電流試驗(yàn)預(yù)期電流r試驗(yàn)
◆接觸器KM的控制線圈通電而處于閉合位置，此時(shí)SCPD處于閉合位置，接通Q使得短路電流流過被測線路和元件，再有SCPD來分?jǐn)喽搪冯娏?。在此過程中，接觸器KM和SCPD協(xié)調(diào)配合完成一次分?jǐn)嗖僮鳌?/span>
◆Q被接通閉合，SCPD也閉合，接觸器KM處于分?jǐn)辔恢?。將接觸器線包帶電使之閉合接通短路電流，再由SCPD分?jǐn)喽搪冯娏鳌Ｔ诖诉^程中，接觸器KM和SCPD協(xié)調(diào)配合完成了一次接通和分?jǐn)嗟牟僮鳌?/span>

②額定限制短路電流q試驗(yàn)
額定限制短路電流q試驗(yàn)的過程同r試驗(yàn)。

③既有接觸器，又有熱繼電器的限制短路電流試驗(yàn)
我們看圖2。

圖2 熱繼電器與熔斷器的交接電流
對(duì)于熱繼電器來說，SCPD試驗(yàn)是驗(yàn)證其時(shí)間-電流特性曲線與主動(dòng)式元件(斷路熔斷器的時(shí)間-電流特性曲線器或者熔斷器)時(shí)間-電流特性曲線交點(diǎn)上的選擇性保護(hù)性能及相應(yīng)的協(xié)調(diào)配合類型。

圖2中的交點(diǎn)是熱繼電器和熔斷器兩條時(shí)間-電流特性曲線的重合點(diǎn)，此點(diǎn)的電流被稱為交接電流Ic0。當(dāng)電流小于Ic0時(shí)，熱繼電器會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作；當(dāng)電流大于Ic0時(shí)，應(yīng)當(dāng)是熔斷器動(dòng)作。這里的下限是0.75Ic0，上限是1.25Ic0。

在Ic0的左側(cè)，應(yīng)當(dāng)由熱繼電器帶動(dòng)接觸器執(zhí)行分?jǐn)鄤?dòng)作；在Ic0的右側(cè)，應(yīng)當(dāng)由熔斷器或者斷路器執(zhí)行分?jǐn)鄤?dòng)作。考慮到試驗(yàn)誤差后，在型式試驗(yàn)中確定了兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，最小點(diǎn)的試驗(yàn)電流0.75Ic0和最大點(diǎn)的試驗(yàn)電流1.25Ico0。
a、最小點(diǎn)和最大點(diǎn)電流測試
試驗(yàn)從冷態(tài)開始。將熱繼電器和接觸器接好，并且使得熱繼電器動(dòng)作時(shí)能夠?qū)⒔佑|器斷開。試驗(yàn)時(shí)接觸器和SCPD閉合，然后接通試驗(yàn)電流。試驗(yàn)必須要進(jìn)行兩次，分別以最小點(diǎn)試驗(yàn)電流和最大點(diǎn)試驗(yàn)電流來測試。
b、交接電流Ic0的測試
將試驗(yàn)電流整定到Ic0，然后通電50ms，間隔時(shí)間按不同的電流等級(jí)(100~1600A)為10~240s，具體值由試驗(yàn)站提供的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系表決定，然后再重復(fù)測試，直到完成3次試驗(yàn)。

我們來看圖3。

圖3 SCPD試驗(yàn)中各曲線之間的關(guān)系
我們知道，接觸器的耐受過載電流的能力是以時(shí)間-電流特性曲線來表示的，見圖3的中間曲線。 左邊的曲線是熱繼電器的時(shí)間-電流平均曲線，表明熱繼電器的脫扣時(shí)間與過載電流的關(guān)系。顯見，當(dāng)電流小于Ic0時(shí)，熱繼電器的曲線必須位于SCPD曲線的左側(cè)。一旦越過SCPD曲線，則熱繼電器將會(huì)永久性地?fù)p壞。

從這里我們也可以進(jìn)一步看出，熱繼電器和接觸器是短路電流的被動(dòng)承受者，它們不能去主動(dòng)地切斷短路電流。雖然接觸器有一定的分?jǐn)嗄芰?，但根?jù)GB14048.4或者IEC60947-4，接觸器的最大過載電流倍數(shù)僅為10倍而已。只有熔斷器或者斷路器才是切斷短路電流的主動(dòng)元件。

4、限制短路電流試驗(yàn)結(jié)果判定
我們來看國家標(biāo)準(zhǔn)GB 14048.4-2010對(duì)保護(hù)匹配關(guān)系的規(guī)定。
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：GB 14048.4-2010
標(biāo)準(zhǔn)名稱：低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第4-1部分:接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器 機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器(含電動(dòng)機(jī)保護(hù)器)
條目：8.2.5.1條
內(nèi)容：8.2.5.1短路條件下的性能(額定限制短路電流)
用短路保護(hù)電器(SCPD)作為后備保護(hù)的接觸器和起動(dòng)器，以及綜合式起動(dòng)器，綜合式開關(guān)電器、保護(hù)式起動(dòng)器和保護(hù)式開關(guān)電器，其額定限制短路電流性能，應(yīng)根據(jù)9.3.4所述試驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)規(guī)定為：
a、預(yù)期電流“r”，見表13；
b、額定限制短路電流Iq(僅當(dāng)大于預(yù)期電流“r”時(shí)，才進(jìn)行Iq電流試驗(yàn))。
SCPD的額定值應(yīng)適用于任何給定的額定工作電流、額定工作電壓及相應(yīng)的使用類別。
協(xié)調(diào)配合類型(保護(hù)型式)有如下兩種，其試驗(yàn)方法見9.2.4.2.1和9.3.4.2.2。
a、“1”型協(xié)調(diào)配合，要求接觸器或起動(dòng)器在短路條件下不應(yīng)對(duì)人及設(shè)備引起危害，在未修理和更換零件前，允許不能繼續(xù)使用；
b、“2”型協(xié)調(diào)配合，要求接觸器或起動(dòng)器在短路條件下不應(yīng)對(duì)人及設(shè)備引起危害，且應(yīng)能繼續(xù)使用，允許觸頭熔焊，但制造廠應(yīng)指明關(guān)于設(shè)備維修所采取的方法。
注：選用不同于制造廠推薦的SCPD時(shí)，協(xié)調(diào)配合可能會(huì)無效。

我們再來看SCPD限制短路電流試驗(yàn)結(jié)果的判定：
①SCPD分?jǐn)喙收想娏鲿r(shí)熔斷元件FU未熔斷；
②元件的外部絕緣和元器件整體未受到破壞或碎裂；
③按照IEC60947-4定義的對(duì)于TYPE1，殼體未擊穿，但接觸器受破壞是允許的，每次試驗(yàn)后，允許更換接觸器；
④對(duì)于TYPE2，只允許接觸器的觸頭發(fā)生熔焊，而且用螺釘旋具很容易撥開；短路試驗(yàn)前后，熱繼電器的電流整定值倍數(shù)及脫扣特性不允許被破壞；試驗(yàn)后，接著做介電試驗(yàn)，電壓為2Un(不得小于1000V)保持1min。

5、對(duì)于SCPD在交接電流協(xié)調(diào)配合試驗(yàn)判定
①最小點(diǎn)試驗(yàn)時(shí)SCPD應(yīng)當(dāng)不動(dòng)作，而熱繼電器能將接觸器脫扣。
②最大點(diǎn)試驗(yàn)時(shí)SCPD應(yīng)當(dāng)在熱繼電器之前動(dòng)作，熱繼電器和接觸器的配合關(guān)系應(yīng)當(dāng)滿足制造廠的規(guī)定。
③接觸器和熱繼電器應(yīng)當(dāng)能通過介電試驗(yàn)。
④對(duì)于接觸器的時(shí)間-電流耐受能力，應(yīng)當(dāng)具有如下特性：試驗(yàn)電流大于Ic0；接觸器的時(shí)間-電流特性在電流小于Ic0時(shí)應(yīng)當(dāng)位于冷態(tài)熱繼電器時(shí)間-電流特性平均曲線的上方。