低壓斷路器為什麼要考察它的短路接通能力？

換句話說，如果電路中發生短路了，斷路器還去接通？？我理解接通是一個動作，就是原來電路是斷開的，即將要接通它。另外，為什麼沒有短路承載能力這個參數？而用了短時耐受電流這個術語？

這個問題是有點內涵的，問題的要點就是斷路器的動、熱穩定性之間的關係問題。

首先，我們知道，低壓斷路器屬於低壓開關電器，而低壓開關電器，它的本質就是開關。那麼，什麼叫做開關？

翻開GB14048.1-2008《低壓開關設備和控制設備 第3部分：開關、隔離器、隔離開關以及熔斷器組合電器》，我們看看（機械的）開關的定義是什麼：

再對照斷路器的定義，我們發現開關和斷路器均能接通、承載和分斷正常條件下的運行電流。但需要注意的是，開關能在短路條件下承載一定時間的電流，而斷路器除了在短路條件下承載一定時間的電流外，還能接通和分斷短路電流。

我們知道，短路電流有兩個分量，一個是周期分量Ip，另一個是非周期分量Ig。

短路電流周期分量產生的原因是：在無限大容量配電網下，短路前後電壓基本不變。短路點的電阻極小，所以短路後的電流很大。注意這裡的電壓和電流是工頻正弦參量，所以又叫做短路電流的周期分量。

短路電流非周期分量產生的原因是：由於線路中存在電感量。當短路發生時，線路電感儲存的能量會在短路電阻中釋放出來，並且是逐漸衰減的，這個電流叫做短路電流的非周期分量。

在短路後10毫秒，周期分量與非周期分量疊加形成衝擊短路電流峰值Ipk。見下圖：

注意看圖中的珠穆朗瑪峰，它就是衝擊短路電流峰值，是短路電流的最大值。

那麼衝擊短路電流峰值Ipk與短路電流穩態值Ik（最右的終端曲線）之間有何關係？

GB14048.2-2008《低壓開關設備和控制設備 第2部分：斷路器》告訴我們，衝擊短路電流峰值Ipk與短路電流穩態值Ik之比是峰值係數n。

我們看下圖：

從上表中我們看到，當短路電流穩態值在10kA到20kA之間時，峰值係數n取值為2.0；當短路電流穩態值在20kA到50kA之間時，峰值係數n取值為2.1；當短路電流穩態值大於50kA時，峰值係數n取值為2.2。

我們來看看斷路器的脫扣曲線：

在上圖中，黃色的線就是斷路器短路保護的瞬時脫扣的動作曲線。圖中橫坐標是電流相對斷路器額定電流的倍率，縱坐標是脫扣動作時間。我們看到，黃色線最下方的縱坐標值是15毫秒。

再看斷路器的保護參數表：

圖中黃色的標註I的那一欄，就是短路瞬時脫扣的保護參數，我們看到時間不大於30毫秒。

什麼意思呢？當系統中發生短路時，斷路器最快的動作時間也大於衝擊短路電流峰值出現的時間，所以斷路器必須承受衝擊短路電流峰值Ipk的衝擊。

斷路器抵禦衝擊短路電流峰值的能力，叫做動穩定性。動穩定性用斷路器的短路接通能力Icm參數來表示。

注意哦，這裡可不是真的讓斷路器在發生短路時再接通電路，而是指斷路器承受短路電流最大值衝擊的能力而已。

下圖是ABB的Emax斷路器的實物照片：

注意看圖中的各個觸頭部件。我們發現，觸頭系統的主體其實就是動觸頭+導電排/靜觸頭+導電排。

那麼斷路器的動穩定性到底指的是什麼？我們看下圖：

電流從靜觸頭流向動觸頭。在觸頭接觸處，我們看到靜觸頭的電流線會收縮至觸點，動觸頭的電流線則從觸點處擴散。我們伸出右手判斷電流線磁力線方向，在伸出左手判斷電動力方向，我們會發現，電流線產生的電動力試圖把觸頭斥開，並且電流越大斥力也越大。

設觸頭半徑為R，觸點半徑為r，電流為I，動觸頭數量是n，觸頭斥力是F，觸頭壓力是Fa，則有：

觸頭斥力又叫做霍姆力。

當電流一定時，由於觸頭斥力F小於觸頭壓力Fa，則動靜觸頭緊密壓合；

當電流I大到一定程度，觸頭斥力大於觸頭壓力Fa，則觸頭將被斥開。觸頭斥開後，觸頭間出現電弧燒蝕。由於觸頭斥開後霍姆力消失，則觸頭在觸頭壓力作用下再次閉合，接著再次斥開。反覆幾次後，觸頭將被燒蝕，甚至熔融汽化，觸頭材料將被電弧作用給飛濺出去，同時觸頭材料的金屬蒸汽引發更大的電弧。

這裡的電流I就是電器（斷路器）的動穩定性，它用短路接通能力Icm來表達。

從式子中我們看到，動穩定性是觸頭參數的函數，是電流的函數，是觸頭壓力及觸頭數量的函數，當然也是觸頭材料的函數。

了解了斷路器的動穩定性後，我們再看看熱穩定性。

熱穩定性指的是導電材料在短路電流作用下其溫度滿足材料機械強度的要求。我們看下式：

上式中，Ik是短路電流，tk是短路電流作用時間，c是導電材料的比熱容，A是導電材料的截面積，Kf是交流附加係數， 0是導體材料在零度時的電阻率，是電阻溫度係數， 是斷路器跳閘時導電體的溫度， 是短路起始時導電體的溫度。

由於導電材料的溫度升高一定程度後，材料會軟化，其機械強度會大幅降低，這對於開關電器抵禦短路造成的電動力是不利的。

在短路狀態下，若短路時間tk是1秒，則銅的最大電流密度是15.2kA，鋁是8.9kA，黃銅是7.3kA；當短路時間是5秒時，銅的最大電流密度是6.7kA，鋁是4.0kA，黃銅是3.8kA。

熱穩定時間tk一般取0.5秒、1秒和3秒等等。低壓開關電器的熱穩定時間一般選1秒，高壓開關電器為3秒。

由此可知，在一定時間內，若短路電流在導體內的電流密度超過最大密度，則導體必將受到嚴重損毀，並引出更大的破壞。

導體在一定時間內能夠承受的最大短路電流值，就是開關電器的熱穩定性電流。熱穩定性電流用短時耐受電流來定義，其符號為Icw。

按能量不變原則，有： 。

我們可以利用這個式子進行熱穩定性的轉換，例如從1秒轉換到3秒。

設某斷路器1s的短時耐受電流是60kA，則3s時的短時耐受電流是：

與1秒的短時耐受電流相比，3秒時的短時耐受電流降低了不少。

那麼斷路器的動穩定性與熱穩定性之間是何關係？答案是：動穩定性與熱穩定性之比是峰值係數n。

我們看ABB的Emax斷路器參數：

上圖中，88.2/42=2.1；105/50=2.1；121/55=2.2；143/65=2.2。

我們看到，完全滿足GB14048.2-2008《低壓開關設備和控制設備 第2部分：斷路器》峰值係數n的關係。

現在，我來解釋最後一個問題：如果知道了變壓器容量，如何選擇斷路器的參數？

設，變壓器的容量是2000kVA，則變壓器參數為：

額定電流：

短路電流：

衝擊短路電流峰值：

所以，選擇斷路器的額定電流為3200A，選擇斷路器極限短路分斷能力Icu=50kA，選擇斷路器的短路接通能力Icm=50x2.1=105kA，選擇斷路器的短時耐受電流（1s）為Icw=50kA。

其實，只要讓斷路器的極限短路分斷能力大於變壓器的短路電流，則動熱穩定性就自然滿足條件了。

========================

題主的問題解釋完了。

從這個帖子中，我們可以總結出如下幾個結論：

第一：斷路器屬於開關的一種，因此斷路器必須具有開關的幾個基本性質。這些性質包括：

額定電流Ie——用於承載正常的運行電流。

額定電流的對斷路器的考核指標是運行溫升，並且溫升的主體是觸頭導電杆和導電排。標準規定，裸銅的溫升是60K，鍍錫是65K，鍍銀或者鍍鎳是70K。

額定電壓Ue——與額定電流配對。額定電壓的考核主體是觸頭開距。

額定電壓的最大值是額定絕緣電壓Ui。

額定短時耐受電流Icw——用於表述斷路器承載短路電流熱衝擊的能力，是一個區域時間參量。短時耐受電流又叫做斷路器或者開關的熱穩定性。

額定短路接通能力Icm——用於表述斷路器承載短路電流電動力衝擊的能力，是一個瞬時量。短路接通能力又叫做斷路器或者開關的動穩定性。

動穩定性與熱穩定性之比是峰值係數n。

峰值係數n是短路電流的衝擊短路電流Ipk與短路電流的穩態值之比，是一個非常重要的基本參量。GB14048《低壓開關設備和控制設備》系列標準、GB7251《低壓成套開關設備和控制設備》系列標準給出了峰值係數n的取值表格。見本貼描述。

第二：開關屬於被動元件，斷路器屬於主動元件。

這裡所指的被動和主動，指的是能否開斷短路電流。

第三：斷路器的眾多參數可以分為兩類，一類用於保護自身，另一類用於線路保護。

保護自身的電流參數包括短時耐受電流Icw、運行短路分斷能力Ics、極限短路分斷能力Icu、短路接通能力Icm。

用於線路保護的電流參數包括過載長延時反時限L保護參數I1、短路短延時S保護參數I2、短路瞬時I保護參數I3等等。

將這些用不等號參數連起來，構成斷路器電流參數不等式，如下：

斷路器的電流參數不等式極其重要，它是解開斷路器工作特性的一把鑰匙。

簡而言之，斷路器的短路接通能力Icm，這個值是考察斷路器的動穩定性，它是斷路器結構允許通過的最大電流。對斷路器而言，動穩定性更多指的是它的觸系統抵禦短路電流電動力的能力。