50kA开关设备

12kV 50kA开关柜主要应用于钢铁厂，从应用角度来说，50kA系统需要进、出线等所有开关满足50kA的短路开断要求，即需要有出线断路器1250A50kA，进线断路器4000A 50kA。F-C接触器-熔断器组合也需要熔断器满足预期50kA开断电流的要求。而开关柜则需要承受50kA的短时耐受电流，125kA的峰值耐受电流。而客户也要求50kA的开关柜需要通过50kA 1s的内部电弧故障试验，即母线室、手车室、电缆室都需要通过试验，金属铠装开关柜通过AFLR 50kA 1s的内部电弧故障， 而对于F-C柜的母线室也需要通过50kA 1s的内部电弧试验，基于限流熔断器保护隔室，电缆室可以不用试验，争议大的是手车式，如果下触臂短路则属于熔断器保护隔室，而如果熔断器前触臂短路，则需要通过50kA 1s的内部电弧试验。根据IEEE1584

电弧计算，可以看出50kA电弧能量几乎是31.5kA 的三倍，安全边界距离也将近2倍，意味着开关柜的设计必须要足够强，才能抵抗50kA  内部电弧故障的冲击波倍压破坏，同时50kA 1s的热效应破坏力也是很强的。

由于50kA断路器需求量少，因此市场上12kV 50kA的真空灭弧室规格也较少，一般只有4000A 50kA一种，因此对于断路器来说，1250A 50kA，2000A 50kA断路器也是4000A的灭弧室，只是触臂、梅花触头等导电回路尺寸变小。

根据计算导电回路的截面积要大于524.6mm2，因此不能单纯按照额定电流选择导体截面，如1250A的触臂， 触臂直径需要从50增加到60mm，梅花触头采用静触头直径79mm。 梅花触头就需要，1250/2000A 50kA断路器可以做到相间距210mm，开关柜宽度是800mm，限制开关柜宽度的主要因素不是固封极柱的直径尺寸，而是梅花触头，即触头盒大小。2500A断路器采用普通捆绑式梅花触头需要静触头直径109mm，64片触指，50kA梅花触头需要采用限位圈，因此外径达到158mm，这样触头盒的法兰面就很难做到小于210mm，因此2500A及以上就需要1000mm开关柜，温升也是一方面因素，但如果有优质的触头系统及合理的散热对流设计，800mm宽2500A额定电流也是可以实现的，如西门子开关柜2500A就是800mm宽。

 

50kA真空灭弧室的触头压力一般为6200N ， 与31.5kA触头压力3100N相比，能量需要增加 100%，合闸弹簧由两根增加到4根。主轴直径40mm，因此操动机构需要提供足够的能量，来使断路器抵抗触头压力，并保持在合闸位置承受电动力。能量需要增加100% ，合闸弹簧由两根增加到4根，主轴直径40mm。车架强度，主轴支撑等都需要加强。

31.5kA合闸需要的总能量是14.75焦耳，三相需要44.25焦耳，而50kA合闸每相需要的能量是27.175焦耳，三相则需要81.5焦耳，可以看出31,5kA 真空断路器的操作机构的能量只有50kA  所需能量的54%，是无法供50kA操作机构使用。 

50kA的所需触头压力是766N，也是31.5kA触头压力314N的2.44  倍。