如何理解保险丝I²T？

时间： 2023-11-01 来源：旭源亿官网

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不论是在保险丝（熔断器）还是在断路器行业，我们都能接触到一个概念，叫I²T，专业名词叫做焦耳积分。根据标准GB13539-1（IEC60269-1）《低压熔断器》，焦耳积分I²T等于给定时间t以内，通过熔断器的电流平方的积分。这个值在熔断器中又分为弧前焦耳积分（熔断器在熔体发生熔化之前的焦耳积分）和总熔断焦耳积分（熔断器在完全熔断之前总的焦耳积分），两者之间相差了一个燃弧时间内的焦耳积分。

上图为熔断器在短路发生时的时间-电流曲线，其中黄色部分熔断器尚未熔化，红色部分熔断器熔化，产生电弧，红色部分结束时，熔断器完全熔断。

焦耳积分是能量的衡量。使用焦耳积分可以很好的衡量该熔断器是否能够保护下级设备。例如在电缆短路时，我们需要熔断器在电缆烧毁之前快速熔断，从而保护配电电缆。因此，我们需要确定，在熔断器熔断前，通过熔断器传送到电缆上的短路能量，不超过电缆的短路承受能力，也就是说需要校验熔断器对电缆的保护能力，焦耳积分可以帮助我们校验这一点。

我们知道，电流在一定时间内所产生的总功热，对应的公式为：W=PT=I²RT，对于一般的配电保护，以电缆为例，公式中的R是电缆的电阻，这与电缆的粗细、导体材料都有关系。因此，只要给出公式中剩下部分—I²T，也就是上图黄色和红色部分，就可以确定熔断器熔断前在电缆中所产生的热量，从而确定熔断器是否能够在电缆烧毁前熔断，从而保护电缆。这就是焦耳积分的来源。熔断器标准要求，应该在自己的产品手册中，给出0.01秒弧前时间对应的弧前焦耳积分和总熔断焦耳积分，这样结合电缆参数，就可以校验熔断器保护的可靠性了。

GB13539-1（IEC60269-1）《低压熔断器》标准要求，对导线提供后备或短路保护的熔断体，其允通I²T值（即熔断器允许通过的）一定要低于导线可承受的I²T值。对于故障持续时间不超过5S的情况，导线I²T耐受值可由下式确定：

上式左边为电缆可承受的焦耳积分，右边的S是电缆截面，单位为平方毫米，K是系数，由导体材料和绝缘材料确定。这个工程公式综合考虑了材质、截面等对电阻热容量的影响以及绝缘材料对热耐受的影响而确定的，从公式可以直接算出来导线可承受的焦耳积分I²T。

上式中的K值，可参考GB/T16895.5-2012《低压电器装置第4-43部分：安全防护过电流保护》中的表，如下：

一般大多数电缆为铜芯PVC电缆，K值均可按照表中第一列数值115取值，这样就能得到电缆最大可承受I²T。然后通过查询熔断器厂家资料，可以得到熔断器0.01秒弧前I²T，以及总熔断I²T，一般为曲线图。在确定了电缆可承受的I²T，并查询到熔断器I²T之后，我们就能够确定熔断器是否可以起到保护作用。

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