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      關于低壓電器幾個電參數含義的辨證

      文章來源: 閱讀:次 2014-09-07

       

             近些年來,隨著社會主義市場經濟的深化,產品的競爭也日益激烈。有些電器制造商為了推廣推銷產品,在其樣本或產品使用說明書上任意規定了一些不符合科學和標準的擬事而非的技術性能參數,從而引起混亂??计湓?,一是對那些參數的含義沒有真正的理解;二是參數含義清楚,但為了讓用戶覺得自己的產品較別家優越,有意模糊概念撥高提級,不論是那一種情況,都是不嚴肅、不負責任的。為了澄清問題,我們將按國家、國際現行標準來表述電參數的含義,以便正本清源。額定工作電壓 《電工術語 低壓電器》(GB/T2900.18-92)對“額定工作電壓”的定義是:“在規定條件下,保證電器正常工作的工作電壓值。”我國和世界30多個國家的額定工作電壓是交流50Hz 220/380V,英國、澳大利亞等10多個國家是交流50Hz 240/415V,孟加拉、印度、馬來西亞、巴基斯坦、新加坡、等國是交流50Hz 230/400V。此次還有127/220V等等。IEC出版物38,鑒于電壓種類太多,影響貿易和交流,建議今后各國統一采用230/400V的標準化電壓(分子為相電壓,分母為線電壓),但這種改革涉及面極大,是一個浩瀚的工程體系,因此目前世界各國仍沿用原來的電壓系統。

               我國既然是220/380V就不可能出現400V的工作電壓。但是有不少廠商的短路器樣本里,它的短路分斷能力欄赫然標志著額定電壓為400V,在短路分斷電流一樣的情況下,讓用戶以為它比380V的高(倘單從數字看,400V比380V自然高好多)。這種撥高工作電壓的行為如果不是有意混淆,則是一種認識上的誤解。斷路器在進行短路分斷試驗和過載操作性能試驗時,都規定,其試驗電壓為1.05Ue,有人據此理解為1.05X380=400V。其實這里的1.05倍Ue是工頻恢復電壓(穩態恢復電壓)。GB/T14048.1對試驗參數的規定,電壓Ue的公差是+5%,即電網電壓的波動可以是0~5%的范圍,就是380~400V,而工頻恢復電壓是1.05倍Ue,Ue包括這個波動范圍(最大為上限值)。 另一種誤解是,一般至用戶的變壓器是10/0.4KV的低壓比,即變壓器的原邊電壓是10KV,而副邊(至用戶)是0.4KV,即400V,因此其斷路器產品的額定電壓定為400V。這是謬誤的。副邊的400V是變壓器的空載電壓。計算負載電壓時要考慮副邊繞組內部的電壓降,約5%的電壓值。因此0.4的實際負載電壓是380V。對變壓器(或發電機)而言,可用空載電壓來表示它的額定電壓,而電器設備(包括開關電器)的額定電壓,正確的理解和實際上的性能考核只能是負載電壓。 GB156-93《標準電壓》中對三相四線系統或交流系統標準電壓設及電氣備額定電壓規定為:220V、380V、660V……。標準對發電機的額定電壓也作了規定,它們是:230V、400V、690V……。標準還規定:“與發電機出線端配套的電氣設備,額定電壓可采用發電機的額定電壓,在產品標準中具體規定。”而我國的斷路器目前似乎還沒有能與發電機(或變壓器)出線端配套的。

               綜上所述,所謂產品的額定電壓是400V或690V都是不正確的提法。 關于額定絕緣電壓 GB/T1900.18對額定絕緣電壓的定義是:“在規定條件下,用來度量電器及其部件的不同電位部分的絕緣強度,電氣間隙和爬電距離的標準電壓值。除非另有規定,比值為電器的最大額定工作電壓。” 等效采用IEC947-1(1998年第1版)的GB/T14048.1《低壓開關設備與控制設備總則》強調系統的絕緣配合,因此電器用于電源系統的條件為: 電器的額定絕緣電壓應高于或等于電源系統的額定電壓。 (略) (略) 從標準的規定衡量,一個電器產品如果有多種工作電壓值,如380V(絕大多數產品的電壓等級)和660V(常用于礦山),則其額定絕緣電壓可定為660V。額定絕緣電壓標定后,在按產品適用的污染等級(斷路器一般為3級)及其絕緣零部件的CTI值(相比漏電器痕指數)(此CTI值確定了絕緣材料的組別,分為I、II、IIIa、IIIb四種),來確定產品的最小爬電距離。例如,額定絕緣電壓為660V,污染等級3,材料組別為IIIa、IIIb,承受長期電壓的電器的最小爬電距離為10mm。電器產品可以以此值來設計其各絕緣件的爬電距離,而不需要任意地去提高它的額定絕緣電壓。

               現在有些斷路器生產廠家,為了提高競爭力,就稱自己的額定絕緣電壓是800V,比人家的660V高一個等級,而它的斷路器額定最高也就是660V,完全沒有必要比拔高。而且有兩點是不能忽視的,一是額定絕緣電壓一高,爬電距離就要求加大,如果污染等級,絕緣材料的組別都不變,Ui(額定絕緣電壓)為800V時,最小爬電距離應是12.5mm,比Ui=660V時加大2.5mm;二是按斷路器的產品標準要求,在進行過載操作性能實驗和短路分斷能力實驗后,均需進行耐壓(工頻耐壓)驗證,施加的電壓為2倍額定絕緣電壓,對Ui=660V者,耐壓1320V,對Ui=800V者,耐壓值要提高到1600V,實際上是加大了負擔。但最重要的還是定期實驗工頻面壓值,Ui=660V耐壓值為2500V,1min,Ui=800V時,耐壓值為3000V。因此那種毫無意義的炫示,實事求是地說是自己給自己添麻煩。 GB/T14048.1規定:“對預期用于因絕緣故障必須重視嚴重后果的場所(如安裝類別VI或用于大容量供電系統或要求具有隔離功能)的電器,應采用高于額定絕緣電壓的電壓等級的爬電距離;建議額定絕緣電壓一般提高R10優先系數中二個電壓的等級及以上。”R10優先系數是1.25。660V上面第一個電壓是800V,第二個電壓是1000V。按上面的規定,應取1000V,與660V相同的污染等級及材料組別,它的爬電距離應不小于16mm,但是由于塑殼斷路器為非選擇型保護(無三段保護),加上它們的額定電流一般在800A及以下,它們不適合于安裝類別IV(電源水平級)及大容量供電系統,可見取Ui大于660V是沒有什么實用意義而是徒增浪費和麻煩而已。

      3、關于輔助觸頭的工作電流 作輔助觸頭(或稱輔助開關)的微動開關,它有兩個電流參數,一是約定發熱電流,一是工作電流。工作電流有多種,而約定發熱電源只有一個。GB/T2900.18對約定發熱電源電流的定義是:“在規定條件下實驗時,開關電器在8h工作制下,各部件的溫升不超過極限值時所能承載的最大電流。”而它的工作電流則由它所控制的電磁鐵在閉合狀態下的負載功能來決定。因此約定發熱電流和工作電流是兩個不同的概念。 GN14048.5-93《低壓開關設備和控制設備 控制電路電器和開關元件第一部分 機電式控制電路電器》的附錄C“某些使用類別的輔助觸頭名義額定值舉例”中,列出目前使用較多的AC-15和DC-13的動作電流,AC-15類別中,輔助觸頭的Ith=2.5A時,控制電磁鐵閉合狀態下的功率(容量)為180VA;Ith=5A,控制功率為360VA,Ith=10A,控制功率為720VA;DC-13(直流)Ith=1A,控制功率為28W,Ith=2.5A,控制功率為69W,Ith=5A,控制功率為138W,Ith=10A,控制功率為275W。根據所控制的電磁鐵負載功率,和微動開關(輔助觸頭)的電壓值,就可算出它的工作電流,例如Ith=3A,可參照Ith=2.5A的控制功率,為AC-15時,控制功率為180VA(符合AC-15用于控制大于72VA的交流電磁鐵負載的規定),180VA/380V=0.47A,180VA/220V=0.81A,就是輔助觸頭在380V和220V電壓下的動作電流Ie;再如DC-13(控制直流電磁鐵),Ith=2.5A,控制電磁鐵的容量(功率)為69W,69W/220V=0.31A,69W/110V=0.63A,就是輔助觸頭在220V和110V下的工作電流,確定輔助觸頭的工作電流是很重要的,因為輔助觸頭的通電操作性能實驗,非正常接通與分斷能力實驗都與Ie的數值有關的Ie取大或取小都不符合產品的要求。

               查閱一下國內市場仍占相當比例的某中塑殼式斷路器和另兩種萬能式斷路器的1997年行業標準修訂版,就發現對輔助觸頭的額定工作電流的規定很是混亂,也不符合國家的大類標準。如某斷路器規定Ith分別為1A、3A、6A。而在AC380V時工作電流Ie分別為0.3A、0.4A和3A(它們都是AC-15類別),控制的交流電磁鐵在閉合狀態的功率,按計算分別為114VA、152VA和1140VA;在DC220V,Ie分別為0.15A、0.15A和0.2A,則直流電磁鐵的功率分別為33W、33W和66W。顯然是不符合GB14048.5標準的規定。另兩個萬能式斷路器則通過規定,交流電磁鐵功率為300VA,直流電磁鐵功率為60W,這是沿用老標準AC-11和DC-11的,但是AC-11和DC-11早在1993年就命令取消,再去套用是沒道理的。 以上3點質疑未必完全正確,希望得到專家的指正。

      要用相關的標準及其解釋如下:

            《GB/T3367.9—1984 鐵路機車名詞術語 牽引電氣設備術語》

            “28.31聯鎖觸頭(locking contact)

            用來防止某電氣在某些條件下動作的電氣觸頭。”

            《GB/T.10—1984 鐵路機車名詞術語 牽引電氣設備名稱》

            “10.3.12 輔助觸頭(auxiliary contact)

            10.3.13 聯鎖觸頭(locking contact)”

            《GB/T2900.18—1992 電工術語 低壓電器》

            “5.3.1 觸頭系統

          包括動觸頭、靜觸頭及其有關導體部件以及彈性元件、緊固件合絕緣件等所有的結構零件所組成的電器部件。

            5.4.6 聯鎖機構

          在幾個開關電器或部件之間,為保證開關電器或其部件按規定的次序動作或防止誤動作而設的機械的聯鎖機構。

            5.3.1.8 輔助觸頭

           接在開關電器的輔助電路中并由該開關電器用機械方式操作的觸頭。”

            《GB/T2900.36.—1996 電工術語 電力牽引》

            “25.13 聯鎖電路(interlock circuit)

         連接機械、電氣或其他裝置的電路,例如經過輔助觸頭使一個裝置的工作狀態取決于另一個或幾個裝置的工作狀態和位置。

            30.31 聯鎖觸頭(cocking contact)

           用以防止一個電器在某些條件下動作的電氣觸頭。”

                 綜合上述標準可以看出,除GB/T3367.10的名稱中,聯鎖觸頭和輔助觸頭同時作為詞條外,其他幾個標準則在兩者中選用一個作為詞條,說明兩者表達的事物是相同的,只是兩者強調的特征不同。輔助觸頭強調了它與主觸頭的區別,沒把輔助觸頭作為詞條的兩個標準中又在其他詞條中用到了“輔助觸頭”這個詞,就是強調它與主觸頭的區別。聯鎖觸頭強調其作用。輔助聯鎖未在這幾個標準中作為詞條出現。建議用“聯鎖觸頭”表示單獨的電氣聯鎖的觸頭和有觸頭電氣起聯鎖作用的輔助觸頭,“聯鎖觸頭系統”表示與聯鎖觸頭有關的系統作為主要的術語,在強調與主觸頭區分時使用“輔助觸頭”。沒有必要時不再使用“輔助聯鎖”。

            5. 耐電壓、工頻耐壓、耐壓、絕緣介電強度、工頻耐受電壓

          這幾個術語再專業圖書、技術文件、規程等文字資料中均有出現,都是表示再規定的試驗條件下,不造成擊穿的工頻正弦電壓的有效值。

                有關國家標準、行業標準的規定如下:

            《GB/T2900.25—1994 電工術語 旋轉電機》

            “6.2.50 耐電壓試驗(High-volgage test),介電強度試驗(Dielectric test)

           在絕緣上施加高電壓以確定絕緣介質強度是否符合要求的試驗。”

            《GB/T755—1987 旋轉電機基本技術條件》

            “6.2 對地絕緣耐電壓試驗”。

           《TB/T2436—1993 鐵路機車動車用旋轉電機通用技術條件》

            “7.2 電機的絕緣介電強度

           電機繞組對機座及繞組相互間應能承受歷時1min的絕緣耐電壓試驗。”

            《TB/T1333—1996 機車電器基本技術條件》

            “5.12.3 工頻耐受電壓

            電器應能承受的工頻試驗電壓(有效值)1min無擊穿和閃絡現象。”

            《GB/T1333—1996 機車電器基本技術條件》

            “5.12.3 工頻耐受電壓

            電器應能承受的工頻試驗電壓(有效值)1min無擊穿和閃絡現象。”

            《GB/T2900.18—1992 電工術語 低壓電器》

            “6.1.67 工頻耐壓

            在規定試驗條件下,不造成擊穿的工頻正弦電壓的有效值。”

            《GB/T163185—1996 旋轉牽引電機基本試驗方法》

            “17耐電壓試驗

              電機在熱態下,按規定的試驗電壓值進行耐電壓試驗,歷時1min,絕緣應不被擊穿。試驗電壓的頻率為50Hz,波形為實際正弦波。”

            《GB/T2900.15—1997 電工術語 變壓器互感器調壓器電抗器》

            “2.1.48 額定絕緣水平(rated insulation level)

            變壓器類電器設備的絕緣,設計成能承受規定條件的一組試驗電壓。

            注:這些試驗電壓分別是:

            a)額定雷電沖擊和額定短路時工頻耐受電壓

            b)額定雷電沖擊和額定操作沖擊耐受電壓”。

                標題所提的幾個詞中,“耐壓”是非標準用語,書面用語中已經基本不用,其余幾個都可在標準中查到。這些標準多數是前些年為了與國際接軌而等同采用引進的,也即是直接翻譯過來的。由于不同的國家或組織所用的英文詞匯不同,也有的是不同的人將相同的英文翻譯成了不同的中文。然而在我們的文字資料中,用不同的術語表示相同的事物是不妥的,因為這不利于技術交流和文字表述的簡潔、明了。耐電壓有工頻和沖擊兩種,用語特指耐工頻電壓不夠準確。工頻耐壓則有耐氣壓的可能。絕緣介電強度是耐電壓試驗的目的,也不夠直觀明了。工頻耐受電壓中“耐”和“受”有重復之嫌。建議統一用工頻耐電壓來表示在絕緣上施加50Hz正弦波、有效值高于正常工作值的規定高電壓1min而無閃絡擊穿的耐電壓試驗以確定絕緣介電強度是否符合要求。

                
            
      成名詞術語使用不規范行為的原因是標準滯后和標準化意識不強。隨著社會主義市場經濟的發展及于世界經濟的融合,名詞術語規范化會顯得更加重要和迫切。
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