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配電變壓器低壓側(cè)斷路器短路電流分?jǐn)嗄芰Πl(fā)生故障的解析

發(fā)布日期：2022-08-17 00:00:00 作者：德力西旗艦店

摘要： 以上計(jì)算均為變壓器出口短路時(shí)的電流值，這是最嚴(yán)重的短路事故。如果短路點(diǎn)離變壓器有一定距離，就要考慮線路阻抗

德力西根據(jù)線路預(yù)期短路電流的計(jì)算，選擇斷路器的分?jǐn)嗄芰?；?zhǔn)確計(jì)算線路的預(yù)期短路電流是一項(xiàng)極其繁瑣的工作。所以有一些誤差不太大，工程上可以接受的簡(jiǎn)單計(jì)算方法:

(1)對(duì)于10/0.4KV電壓等級(jí)的變壓器，可以認(rèn)為高壓側(cè)短路容量無(wú)窮大(10KV側(cè)短路容量一般為200 ~ 400 MVA甚至更大，所以考慮無(wú)窮大時(shí)誤差小于10%)。

(2)GB50054《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.1.2條規(guī)定:“當(dāng)短路點(diǎn)附近連接的電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過(guò)短路電流的1%時(shí)，應(yīng)計(jì)入電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響?！比绻搪冯娏鳛?0KA，取其1%應(yīng)為300A。電機(jī)總功率約為150KW，此時(shí)包含的反饋電流為

(3)變壓器阻抗電壓UK表示變壓器二次側(cè)短路。當(dāng)次級(jí)側(cè)達(dá)到其額定電流時(shí)，初級(jí)側(cè)電壓是其額定電壓的百分比。因此，當(dāng)一次電壓為額定電壓時(shí)，二次電流就是其預(yù)期的短路電流。

(4)變壓器二次側(cè)的額定電流Ite=Ste/1.732U其中Ste為變壓器的容量(KVA)，Ue為二次側(cè)的額定電壓(空載電壓)。10/0.4KV時(shí)Ue=0.4KV，那么簡(jiǎn)單計(jì)算變壓器二次側(cè)的額定電流應(yīng)該是變壓器的容量x1.44~1.50。

(5)根據(jù)(3)中Uk的定義，二次側(cè)短路電流(三相短路)為I(3)中Uk的定義，二次側(cè)短路電流(三相短路)為I(3)=Ite/Uk，為交流有效值。

(6)在變壓器容量相同的情況下，如果兩相短路，I(2)=1.732I(3)/2=0.866I(3)。

(7)以上計(jì)算均為變壓器出口短路時(shí)的電流值，這是最嚴(yán)重的短路事故。如果短路點(diǎn)離變壓器有一定距離，就要考慮線路阻抗，這樣短路電流就會(huì)減小。比如SL7系列變壓器(配電導(dǎo)體為三芯鋁電纜)容量為200KVA。變壓器出口短路時(shí)，三相短路電流I(3)為7210A。當(dāng)短路點(diǎn)距離變壓器100米時(shí)，短路電流I(3)下降到4740A；當(dāng)變壓器容量為100KVA時(shí)，變壓器出口短路電流為3616A。當(dāng)距離變壓器100米時(shí)，短路電流為2440A。當(dāng)距離100m時(shí)，短路電流分別是0m時(shí)的65.74%和67.47%。因此，用戶在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)計(jì)算安裝場(chǎng)所(線路)的額定電流和那里可能出現(xiàn)的最大短路電流。根據(jù)以下原則，斷路器:斷路器的額定電流in≥線路的額定電流，IL 斷路器的額定短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路的預(yù)期短路電流。所以在選擇斷路器時(shí)，不必放太多的余量，避免浪費(fèi)。

斷路器制造商確定的Ics值，以及所有符合上述標(biāo)準(zhǔn)的Icu分?jǐn)?shù)均為有效合格產(chǎn)品。通用(框架)斷路器，大部分(并非所有規(guī)格)具有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、短路瞬態(tài)三種保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。因此，大多數(shù)干線(包括變壓器出口)使用它作為主(保護(hù))開(kāi)關(guān)，而塑殼斷路器由于使用(適用性)情況的不同，一般不具備短路短延時(shí)功能(只有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路暫態(tài))，IEC92“船舶電氣”建議在分支塑殼斷路器中廣泛使用具有三段式保護(hù)的通用型斷路器以確保其具有足夠的極限短路容量，這種保護(hù)側(cè)重于其操作短路分?jǐn)嗄芰?。我們?duì)此的理解是:切斷干線故障電流后更換斷路器是慎重的。干線停電會(huì)影響大量用戶，所以短路故障時(shí)需要兩個(gè)CO，并要求繼續(xù)承載一段時(shí)間的額定電流。但在分支線路中，極限短路電流分?jǐn)?，重新組合分離后，其使命已經(jīng)完成，不能再承載額定電流，可以更換新的(停電影響較小)。

但無(wú)論是通用還是塑殼斷路器，都有三個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo):Icu和Ics。斷路器中只有兩種Ics值略有不同。塑殼最小允許Ics可為25%Icu，通用殼最小允許Ics為50%。ICU的斷路器很少，即使是普遍病例也很少有ICS = 100%的?！居心?kloc——國(guó)外采用旋轉(zhuǎn)雙斷(點(diǎn))技術(shù)。我國(guó)DW45智能萬(wàn)能斷路器的Ics在ICU為62.5% ~ 65%。國(guó)際上ABB的F系列和施耐德的M系列的Ics只有70%左右，而國(guó)內(nèi)各種新型號(hào)的塑殼斷路器，在ICU的Ics在50% ~ 75%左右。

斷路器電氣間隙和爬電距離決定了電氣產(chǎn)品的電氣間隙，電氣間隙的確定必須以低壓系統(tǒng)的絕緣配合為基礎(chǔ)，而絕緣配合的基礎(chǔ)是瞬時(shí)過(guò)電壓限制在規(guī)定的沖擊耐受電壓以內(nèi)，系統(tǒng)中的電器或設(shè)備產(chǎn)生的瞬時(shí)過(guò)電壓也必須低于供電系統(tǒng)規(guī)定的沖擊電壓。因此:

(1)電器的額定隔離電壓應(yīng)≥供電系統(tǒng)的額定電壓。

(2)電器的額定沖擊耐壓應(yīng)≥供電系統(tǒng)的額定沖擊耐壓。

(3)電器產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓應(yīng)≤供電系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓。

四極斷路器的應(yīng)用至于四極斷路器的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)的使用硬性要求。雖然區(qū)域四極電器設(shè)計(jì)規(guī)范(斷路器)已經(jīng)出臺(tái)，但關(guān)于是否安裝四極電器的爭(zhēng)論仍在繼續(xù)，近年來(lái)部分地區(qū)四極電器的使用已經(jīng)蜂擁而至。每/Kloc我贊同一個(gè)觀點(diǎn)，是否使用要以是否保證供電的可靠性和安全性為前提，所以一般是:

(1)TN-C系統(tǒng)。在TN-C系統(tǒng)中，N線和保護(hù)線PE合二為一(PEN線)。出于安全考慮，任何時(shí)候都不允許斷開(kāi)筆線，所以四極斷路器是絕對(duì)禁止的；

(2)TT系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)可以使用四極斷路器保證維修人員在維修時(shí)的安全，但在TN-C-S、TN-S系統(tǒng)中,斷路器的N極只能接N線，不能接PEN或PE線；

(3)在安裝雙電源開(kāi)關(guān)的地方，由于系統(tǒng)中所有中性線(N線)都是連接的，為了保證開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)(斷路器)的維護(hù)安全，必須采用四極斷路器；

(4)進(jìn)入住宅的單相總開(kāi)關(guān)應(yīng)為雙極斷路器帶N極(維修時(shí)用作隔離開(kāi)關(guān))。

(5)剩余電流保護(hù)器(leakage 斷路器)對(duì)于380/220V系統(tǒng)，中性線必須穿過(guò)保護(hù)器的零序電流互感器(芯)，以防止220V負(fù)荷漏電流和誤動(dòng)作。此時(shí)應(yīng)選擇中性線的四極或兩極剩余電流保護(hù)器。

上一篇文章：如何選用德力西斷路器？

下一篇文章：在分配電系統(tǒng)里的每個(gè)等級(jí)斷路器應(yīng)該如何選擇？

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