DQZHAN技術訊：斷路器GB 14048.2與GB 10963.1標準的差異分析
摘 要：本文從GB 14048.2和GB 10963.1兩項斷路器標準的應用場合不同，引出對斷路器的性能指標和試驗項目的要求不同。這些不同主要體現在使用條件、保護特性、溫升、介電、短路特性等方面。介紹了驗證這些性能的試驗要求或方法的異同點，有助于對兩個標準的正確理解和應用。
關鍵詞：斷路器、標準、使用條件、保護特性、溫升、介電、短路特性。
Difference analysis between standards of two circuit breaker
[Difference analysis between GB14048.2(IEC60947-2) and GB10963.1(IEC60898-1)]
Abstract: This paper bases on the different applications between GB14048.2 and GB10963.1, leads to the different requirements of the performance index and test items for circuit breaker.s These differences mainly reflected in the use of conditions, protective properties, temperature-rise, dielectric, short-circuit acteristic and so on. The paper also introduces the similarities and differences of test requirements or test methods used to verify these properties, which is benefit to correct understanding and applying the two standards.
Key words: circuit breaker, standard, use of conditions, protective properties, temperature-rise, dielectric, short-circuit acteristic
0 引言
斷路器設計開發(fā)、制造和應用人員經常會遇到斷路器符合不同標準的情況，*常見的是GB 14048.2《低壓開關設備和控制設備 **部分：斷路器》和GB 10963.1《電氣附件 家用及類似場所用過電流保護斷路器 **部分：用于交流的斷路器》。都是低壓斷路器的標準，這兩項標準有哪些差異?是設計、制造、試驗和使用者必須了解的。
首先，從標準的名稱可知，兩項標準差異的根源在于各所適用斷路器的使用場合不同。GB 14048.2“適用于任何額定電流、各種結構型式或各種預定用途的斷路器”，而GB10963.1規(guī)定范圍的斷路器“是用來保護建筑物的線路設施的過電流及類似用途，它們設計成供未受過(專門)訓練的人員使用，并且無需維修”。前者是通用的、更廣泛的，一般指各種工礦場合使用，所以覆蓋額定電壓*高可至交流1000V、直流1500V的任何額定電流斷路器;后者主要是家用或類似場合的非專業(yè)人員使用，所以覆蓋額定電壓*高至400V、額定電流至125A的、屬于“終端電器”的小(微)型斷路器。此外，更需要我們關注的是由此引出對斷路器性能指標及試驗要求的不同，這些不同主要體現在使用條件、保護特性、溫升、介電、短路特性及“可靠性”要求等6方面。
1 使用條件差異
使用條件中，影響斷路器電氣性能的*主要因素是環(huán)境大氣的污染等級和斷路器運行中可能會遇到的過電壓等級、亦即安裝類別。
因為符合GB 14048.2的是配電、工業(yè)、建筑等用途斷路器，所以規(guī)定的污染等級是“除制造廠另有規(guī)定外，斷路器應適合在污染等級3的環(huán)境下安裝”(標準第6章)。實際上制造廠的產品會規(guī)定污染等級3或4，污染等級3為“有導電性污染，或由于凝露使干燥的非導電性污染變成導電性的”;污染等級4為“造成持久性的導電性污染，例如由于導電塵埃或雨雪造成的污染”。這些都是一般工廠、冶金企業(yè)、礦山、碼頭等環(huán)境的污染狀況。符合GB 14048.2的斷路器主要為框架斷路器和塑料外殼式斷路器，它們的的安裝類別應該是Ⅲ或Ⅳ，即配電級水平或電源進線端水平。
GB10963.1規(guī)定的適用污染等級是2(標準7.5)“一般情況僅有非導電性污染，但是必須考慮到偶然由于凝露造成短暫的導電性”。這也是家用、辦公、商業(yè)等的環(huán)境條件。這類斷路器的安裝類別應該是Ⅱ，即負載級水平。
注：因為產品的使用條件是對其使用環(huán)境的一些限定，而“環(huán)境”應該包含溫度、濕度、海拔、沖擊振動，也應包含電磁環(huán)境、過電壓環(huán)境等。斷路器不允許安裝在超出它所能適應的安裝類別之外，所以這里把安裝類別(過電壓類別)也歸入使用條件中。
2 保護特性的不同
2.1 瞬動保護特性
GB 14048.2僅規(guī)定了動作電流的允差為不超過20%，未對動作電流的整定值、額定工作電流的倍數做具體要求，留由制造廠作出規(guī)定。制造廠大多按配電保護的通用需要定為10In或12In，按允差±20%、則分別為8In～12In或9.6In～14.4In。“瞬動”意味著沒有人為的延時，但在不同的短路電流下，瞬動脫扣的(固有)動作時間是有差異的，在動作電流的下限值，斷開時間應該大于0.2s，在動作電流的上限值，斷開時間應該小于0.2s。
GB 10963.1中，瞬動保護的電流整定范圍分B、C、D三種特性：B特性為>3In～5In(含5In);C特性為>5In～10In(含10In);D特性為>10In～20In(含20In)。在動作電流的下限值，斷開時間應該大于0.1s，在動作電流的上限值，斷開時間應該小于0.1s。#p#副標題#e#
歸納起來，兩項標準瞬動保護特性的差異見表1：
2.2過載保護特性表1 兩項標準瞬動保護特性的差異
GB 14048.2規(guī)定的過載特性為，在基準環(huán)境溫度(30℃±2℃，也有不少企業(yè)標準規(guī)定40℃±2℃)下：斷路器冷態(tài)、施加1.05Ir時，對In>63A，不脫扣約定時間為2h;對In≤63A，不脫扣約定時間為1h，這里Ir是過載整定電流。斷路器熱態(tài)(在這里，意味著做完1.05Ir的約定不脫扣試驗后，緊接著進行過載脫扣)施加1.30Ir，對In>63A及In≤63A的約定脫扣時間分別為2h和1h。
GB 10963.1規(guī)定的過載特性為，在基準環(huán)境溫度(30℃+5℃)下：斷路器冷態(tài)、施加1.13In時，對In>63A，不脫扣約定時間為2h;對In≤63A，不脫扣約定時間為1h。斷路器熱態(tài)(在這里，意味著做完1.13In的約定不脫扣時間后，緊接著進行過載脫扣)施加1.45In時，對In>63A及In≤63A的約定脫扣時間分別為2h和1h;并且還要在冷態(tài)下測2.55In，脫扣時間應該在1s32A);
歸納起來，兩項標準過載保護特性的差異見表2：
3 溫升要求
3.1 溫升試驗的斷路器狀態(tài)不同
GB 14048.2未對溫升試驗做單獨要求，即未規(guī)定新的斷路器要做溫升試驗。規(guī)定溫升試驗是在部分程序試驗后需進行的驗證項目中出現，這些程序試驗包括一般工作特性(含脫扣極限和特性、介電性能、機械操作和操作性能、過載性能)試驗、額定運行短路分斷能力試驗、額定短時耐受電流試驗。
GB 10963.1中，溫升試驗是一項獨立的要求項目，是在新的斷路器上進行的。#p#副標題#e#表2 兩項標準過載保護特性的差異
3.2 溫升允許的極限值不同
斷路器發(fā)熱試驗的溫升測試點通常規(guī)定4個部位：接線端子、人力操作部件、操作時易(可能)觸及部件、其它無需觸及部件。
兩個標準對各部位的允許溫升極限值的規(guī)定見表3。
表3 各部位允許溫升極限值
4.1 型式試驗4 介電性能
4.1.1 兩項標準相同點
1)均要求做沖擊耐壓和工頻耐壓;
2)對隔離功能觸頭斷開位置的泄漏電流要求相同：按試品狀態(tài)不同，泄漏電流分別按0.5mA、2mA和6mA要求;
3)對型式試驗工頻耐壓設備的容量和動作靈敏度相同：輸出端短接時的短路電流不小于200mA，漏電繼電器的動作值不大于100mA。
4.1.2 型式試驗項目不同
GB 14048.2規(guī)定斷路器介電型式試驗包含三項考核：沖擊耐壓、工頻耐壓和泄漏電流測量。此外，在程序試驗Ⅰ“一般工作特性試驗(含電壽命)”、程序試驗Ⅱ“額定運行短路試驗Ics”、程序試驗Ⅲ“額定極限短路試驗Icu”和程序試驗Ⅳ“短時耐受電流試驗Icw(B類斷路器)”后均要做工頻耐壓試驗的驗證。
GB 10963.1規(guī)定的介電型式試驗：在首先經過48h耐潮試驗后再進行包含沖擊耐壓、工頻耐壓和絕緣電阻測量三項介電試驗。在低短路試驗、1500V短路試驗、額定運行短路試驗、電壽命試驗和額定電流試驗后，均要進行工頻耐壓試驗的驗證。
4.1.3 沖擊耐壓試驗的程序要求不同
GB 14048.2的沖擊試驗為：正反向各施壓5次，每兩次間隔時間≥1s;GB10963.1的沖擊試驗為：正反向各施壓3次，同相每兩次間隔≥1s，反向間隔≥10s。
4.1.4 工頻耐壓試驗差異
兩個標準中，型式試驗工頻耐壓的電壓和施壓時間不同，電壓差異見表4。
表4 兩項標準型式試驗工頻耐壓的電壓差異
工頻耐壓施加時間，GB 14048.2為5s，GB 10963.1為1min。在部分程序試驗后，工頻耐壓驗證的電壓也不同。GB 14048.2為2Ue與1000V(交流、有效值)或1415V(直流)的大值。GB 10963.1除了額定短路能力試驗Icn后的驗證電壓取900V外，其余幾項試驗(低短路電流試驗、1500A短路試驗、運行短路能力試驗Ics和電壽命試驗)后均為低于表2所示值500V。
4.2 常規(guī)試驗
GB 14048.2規(guī)定可從下列三種方法中任選一種：
1)沖擊+工頻：30%Uimp但不低于2Ui峰值的沖擊耐壓，再加2Ue但不低于1000V(交流有效值)的工頻耐壓，時間不少于1s。
2)工頻耐壓：施加電壓峰值取30%Uimp與2Ui及1000V(交流有效值)的大值，時間不少于1s。
3)絕緣電阻：用500V直流電壓測絕緣電阻，不小于1MΩ。
常規(guī)工頻耐壓設備與型式試驗設備的不同處為泄漏電流動作值僅為25mA(型式試驗設備為100mA)，且設備動作值不大于輸出端短路電流的1/8(動作電流25mA對應輸出端短路電流恰為200mA)。
GB 10963.1的介電常規(guī)試驗為1500V，時間不少于1s。耐壓設備與型式試驗同(短路容量200mA，動作電流100mA)。#p#副標題#e#
5 短路性能要求的差異
5.1 GB 14048.2的短路性能
GB 14048.2的短路性能包含額定運行短路分斷Ics(試驗程序0-t-CO-t-CO)、額定極限短路分斷Icu(試驗程序O-t-CO)和(具短延時保護斷路器)額定短時耐受電流Icw三組程序試驗考核。對適用于IT系統(tǒng)的斷路器，還應在1.2倍短延時脫扣電流*大整定值，或1.2倍瞬時脫扣電流*大整定值，及相與相之間電壓下試驗(試驗程序0-t-CO)。
5.2 GB 10963.1的短路性能
GB 10963.1的短路性能要求包含:
1) 低短路電流:電流為500A與10In取大值，COSφ=0.93～0.98，試驗程序為6次接通及3次通斷(O-t-0-t-0-t-0-t-0-t-0-t-CO-t-CO-t-CO);
2)IT系統(tǒng)適用性(對Ue=230V，或240V或230/400V的斷路器)：電流為500A與1.2倍瞬動電流上限值的大值，但不超過2500A,COSφ=0.93～0.98，試驗電壓為相與相之間電壓，試驗程序為0-t-CO(對二次“O”的接通相位有要求);
3)1500A短路試驗：在1500A電流下，按相應于1500A短路指標下的功率因數進行試驗，試驗程序與低短路電流試驗相同(6次接通及3次通斷)，但對Ue=230V/400V的單極斷路器，在6次“0”后只需進行2次“CO”。然后在每相中接入一個斷路器同時進行一次“O”操作;
4)運行短路能力Ics:試驗電流按斷路器運行短路指標，功率因數按該標準的電流分檔規(guī)定，試驗程序：單極和二極為O-t-O-t-CO,三極四極為O-t-CO-t-CO;
5)額定短路能力Icn: 試驗電流按斷路器運行短路指標，功率因數按該標準的電流分檔規(guī)定，試驗程序為O-t-CO。
6 GB 10963.1的28周期(天)試驗(俗稱“可靠性試驗”)
這是該標準特有的要求。斷路器在閉合狀態(tài)下，由另一串聯的開關接通和斷開不低于30V的額定電流，每周期包括通電21h和斷電3h，共進行28周期。在*后一個周期中測量接線端子溫升，不應超過原試溫升的15K;接著在5s內電流升至約定脫扣電流，應在約定時間內脫扣。
注：本項試驗俗稱“可靠性試驗”，但不同于真正意義上的可靠性試驗(符合GB/Z 22203-2008《家用及類似場所用過電流保護斷路器的可靠性試驗方法》，包含操作可靠性試驗和瞬動保護可靠性試驗)。
7 結束語
產品標準是指導產品設計、制造、使用的基礎。作為應用量大面廣的斷路器，是*主要的保護電器，按使用場合不同而制定的兩大類斷路器標準GB14048.2和GB 10963.1指導著兩大類斷路器的設計、制造、使用，所以清楚了解這兩類標準的異同，對于斷路器的研發(fā)、制造、試驗人員是必須的。對成套電氣設備設計、裝配人員和運行應用人員，也應盡可能多了解一些斷路器所遵循的標準，有利于正確選用和合理安裝、維護。本文分析、解讀了這兩項標準，希望能對上述人員的工作有所幫助。
參考文獻
[1] GB 14048.2-2008《低壓開關設備和控制設備 第2部分：斷路器》
[2] GB 10963.1-2005《電氣附件 家用及類似場所用過電流保護斷路器 第1部分：用于交流的斷路器》
原標題:兩項斷路器標準的差異分析——GB 14048.2與GB 10963.1標準的差異分析
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