低壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算與斷路器選擇

1、低壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算與斷路器選擇低壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算是電氣設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要組成部分，計(jì)算數(shù)據(jù)量大，過程繁瑣，設(shè)計(jì)人員大多以經(jīng)驗(yàn)估算，常常影響設(shè)計(jì)質(zhì)量，甚至埋下安全隱患。本文擬在通過對低壓短路電流的計(jì)算簡述以及實(shí)例介紹，說明低壓斷路器的選擇及校驗(yàn)方法。在設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算與斷路器選擇的步驟如下：簡單估算低壓短路電流；確定配電中心饋出電纜滿足熱穩(wěn)定的最小截面；選擇合適的低壓斷路器；合理選擇整定值，校驗(yàn)靈敏度及選擇性。1.低壓短路電流估算1.1短路電流的計(jì)算用途短路電流的計(jì)算用途主要有以下幾點(diǎn)：校驗(yàn)保護(hù)電器的整定值，如斷路器、熔斷器的分?jǐn)嗄芰?yīng)大于安裝處最大預(yù)期短路電流。確定保護(hù)電器的整定值，使其

2、在短路電流對開關(guān)電器及線路器材造成破壞之前切斷故障電路。校驗(yàn)開關(guān)電器及線路器材的動熱穩(wěn)定是否滿足規(guī)范和實(shí)際運(yùn)行的要求。1.2短路電流的計(jì)算特點(diǎn)短路電流計(jì)算的特點(diǎn)：用戶變壓器容量遠(yuǎn)小于系統(tǒng)容量，短路電流周期分量不衰減。計(jì)入短路各元件有效電阻，但不計(jì)入元件及設(shè)備的接觸電阻和電抗。因線路電阻較大，不考慮短路電流非周期分量的影響。變壓器接線方式按D、yn11考慮。1.3短路電流的計(jì)算方法短路電流計(jì)算的方法：Ik=UZk 式中 Ik三相短路電流或單相短路電流kA； Zk短路回路總阻抗m（包括系統(tǒng)阻抗、變壓器阻抗、母線阻抗及電纜阻抗等，其中阻抗還包括電阻、電抗、相保電阻、相保電抗） U電壓V（用于三相短路

3、電流時取230，用于單相短路電流時取220） 1.4短路電流的計(jì)算示例下面通過范例來敘述低壓短路電流的計(jì)算過程。1.5分析結(jié)論系統(tǒng)容量一般為固定值，變壓器出口短路電流取決于變壓器容量及阻抗電壓百分?jǐn)?shù)。變壓器容量越大，短路電流也越大。設(shè)備端的短路電流取決于電纜的阻抗，即截面大小，截面越大，短路電流也越大。2.配電中心饋出電纜的最小截面斷路器應(yīng)該在短路電流對電纜及元器件產(chǎn)生的熱效應(yīng)及機(jī)械力危害之前分?jǐn)喽搪坊芈贰＿@就對電纜截面的選擇有一定的要求，不能只根據(jù)負(fù)荷計(jì)算電流來選擇。電纜截面的校驗(yàn)公式如下：當(dāng)短路電流持續(xù)時間不大于5s時 SIKt 式1當(dāng)短路持續(xù)時間小于0.1s時 k2S2>I2t（斷

4、路器廠家提供數(shù)值）式2 式中 S絕緣導(dǎo)體的線芯截面，mm2； I預(yù)期短路電流有效值，A; t短路電流持續(xù)時間，s； k計(jì)算系數(shù)，交流銅芯電纜取143； 通過示例，用式1計(jì)算，最小饋線截面為16mm2，用式2計(jì)算，采用施耐德NSX斷路器時，最小饋線截面為6mm2電纜。由于式2的計(jì)算與各斷路器廠家提供的數(shù)據(jù)有關(guān)，不具備通用性，故采用式1計(jì)算比較穩(wěn)妥。故針對本示例，低壓配電柜出線電纜最小截面為16mm2，才能滿足熱穩(wěn)定的要求。3.選擇合適的斷路器低壓斷路器按類別可分為選擇型與非選擇型，可以調(diào)整約定跳閘時間的即為選擇型，非選擇型的跳閘時間由斷路器的特性曲線確定。選擇性斷路器具有良好的上下級配合關(guān)系，但

5、必須整定好各項(xiàng)參數(shù)。選擇斷路器通常要選擇其類別、額定電流、脫扣器額定電流、短路容量等。選擇原則：變壓器低壓出線斷路器應(yīng)按遠(yuǎn)期安裝的變壓器容量來選擇其額定電流，但斷路器整定值按近期變壓器容量整定；接于同一段母線上的進(jìn)出線斷路器應(yīng)盡量選擇同一短路容量的斷路器，且根據(jù)計(jì)算結(jié)果不用選擇太高，以免增加整體造價(jià)，但不能選擇微型斷路器；低壓配電柜的進(jìn)出線斷路器有條件的情況下，應(yīng)盡量使用選擇型斷路器，避免因越級跳閘造成大面積停電。各配電箱或控制箱總進(jìn)線應(yīng)選擇隔離開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)，不要選擇斷路器，避免增加一級斷路器級間配合。4.斷路器整定及校驗(yàn)4.1斷路器整定變壓器低壓主開關(guān)與低壓配電柜饋出線開關(guān)需要整定，再下一

6、級的回路斷路器只需按IcIrIn選擇即可，無需再整定。斷路器的整定：額定電流：IcIrIn長延時整定：IcIset1Iz tr=0400s短延時整定：Iset2=5*Ic ts=00.5s(變壓器低壓主開關(guān)可選0.5s，配電中心饋出線開關(guān)可選0.2s)瞬時整定：Iset3=10*Ic 式中 Ic線路負(fù)荷計(jì)算電流，A； Ir斷路器脫扣器額定電流，A; In斷路器殼架額定電流，A； Iz導(dǎo)體的允許載流量，A； Iset1 tr長時限整定值及約定跳閘時間，A s； Iset2 ts短時限整定值及約定跳閘時間，A s； Iset3瞬時整定值，A； 4.2斷路器的校驗(yàn)4.2.1斷路器的靈敏度校驗(yàn)斷路器的

7、靈敏度校驗(yàn)準(zhǔn)則：被保護(hù)線路末端的單相接地短路電流不應(yīng)小于斷路器瞬時或短延時整定的1.3倍。1.3其實(shí)是一個可靠系數(shù)，準(zhǔn)則的實(shí)質(zhì)就是線路末端發(fā)生短路時，斷路器能可靠動作。通常變壓器低壓主開關(guān)均不能滿足這個要求，解決方法是取消主開關(guān)的瞬動保護(hù)。如遇某些回路滿足不了靈敏度要求，可以采用增大電纜截面或用熔斷器來保護(hù)的方式。4.2.2斷路器的選擇性配合校驗(yàn)斷路器的選擇性配合校驗(yàn)準(zhǔn)則：上下級斷路器特性曲線不相交即可，某些斷路器具有限流功能，其說明書注明上下級斷路器額定電流之比大于2，即可不相交；上級斷路器短延時整定電流應(yīng)大于下級斷路器瞬時整定電流的1.3倍；上級斷路器整定電流應(yīng)大于下級斷路器整定電流的1.3倍；5.建議低壓短路電