南工大畢業(yè)論文低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)計算機(jī)程序設(shè)計

摘要在電力系統(tǒng)飛速發(fā)展的當(dāng)代，為了保證供電系統(tǒng)運行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性，大大降低供電系統(tǒng)在運行中可能出現(xiàn)的各種故障和不正常運行狀態(tài)，在供電系統(tǒng)中安裝各種不同類型的電器保護(hù)裝置是十分必要的，其中熔斷器保護(hù)就是其中一種比較重要的保護(hù)。所以對熔斷器保護(hù)的研究也是有著很大的理論和實際意義的。論文首先介紹了低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)的基本概念和相關(guān)原理，接著介紹了關(guān)于熔斷器的選型和校驗等方面的詳細(xì)計算過程。在此基礎(chǔ)上，論文敘述了低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)計算機(jī)程序設(shè)計的問題，再根據(jù)計算原理給出了設(shè)計流程，并用VC++語言對上述原理進(jìn)行了編程。利用編寫的計算程序進(jìn)行實例計算，通過實例驗證程序的正確性、實用性。同時也將手工計算的結(jié)果與其進(jìn)行比較。實例計算初步表明，論文討論的熔斷器保護(hù)程序設(shè)計流程和程序代碼基本可行。關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)計算機(jī)程序設(shè)計TheSystematicFuseBoxofTheLow-voltageDistributionProtectsComputerProgrammingABSTRACTContemporaryonesthatdevelopedatfullspeedinthepowersystem,inordertoguaranteesecurity,dependability,economythattheelectricpowersystemoperates,reducevarioustroublesandabnormaloperationstatesthattheelectricpowersystemmayappearinoperatinggreatly,itisveryessentialtoinstalltheelectricapparatusesprotectorsofdifferenttypesintheelectricpowersystem,amongthemitisoneofthesekindofmoreimportantprotectionthatthefuseboxisprotected.Sothereareaverygreattheoryandactualmeaningintheresearchthatthefuseboxprotects.Thethesishasintroducedbasicconceptionandrelevantprinciplesthatthesystematicfuseboxofthelow-voltagedistributionprotectsatfirst,detailedcomputationalprocessinrespectssuchasselectingtypeandcheck-upaboutthefusebox,etc.thatthenhasrecommended.Onthisbasis,thethesishasnarratedthequestionofprotectingcomputerprogrammingofsystematicfuseboxofthelow-voltagedistribution,andthenaccordingtocalculatingtheprincipleprovidestheprocedureofdesigning,andhascarriedonprogrammingtoprincipledescribedaboveinVC++language.Utilizethecalculationprocedurewrittentocalculatetheembodiment,verifytheexactness,practicabilityoftheprocedurethroughtheembodiment.Compareinsteadofgoingontheresultthatcalculatesbyhandatthesametime.Embodimentcalculateindicatefuseboxthatthesisdiscussprotectprocedureofdesigningprogramandprocedurecodebasicallyfeasibletentatively.KeyWords:Thesystematicfuseboxofthelow-voltage;distributionprotects;computerprogramming目錄摘要ⅠABSTRACTⅡ第一章緒論11.1引言11.2熔斷器保護(hù)的現(xiàn)狀11.3本論文的主要工作3第二章低壓配電熔斷器保護(hù)基礎(chǔ)4言44和工作原理45568第三章熔斷器保護(hù)計算1111算111213計算1414計算151919靈敏度的檢驗2323之間的選擇性配合2426第四章熔斷器保護(hù)程序設(shè)計282829計314.4程序?qū)嵗?4第五章結(jié)語36參考文獻(xiàn)37附錄38致謝39第一章緒論1.1引言隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力資源的日益緊缺，一個安全、可靠、經(jīng)濟(jì)實用的供電系統(tǒng)也成為了人們目前迫切的需要。由于過負(fù)荷和短路引起的過電流頻繁影響供電系統(tǒng)的安全運行，供電系統(tǒng)對過電流保護(hù)的要求也變得越來越高，同時也被系統(tǒng)設(shè)計人員普遍關(guān)注。供電系統(tǒng)在運行中可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)，它們可能會使得系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的程度，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備損壞。隨著社會的進(jìn)步經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會對電力需求不斷的增加，加速了供電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜化。同時使得供電系統(tǒng)的安全運行受到極大威脅，故障和不正常運行狀態(tài)會頻繁的影響供電系統(tǒng)的正常運行。熔斷器保護(hù)也是一個非常重要的保護(hù)之一。熔斷器是現(xiàn)代電力、電子通信設(shè)備中不可缺少的保護(hù)元件。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，設(shè)備系統(tǒng)的容量不斷增大，電路的保護(hù)要求越來越高，要求熔斷器能在電路出現(xiàn)任何短路故障時，均能準(zhǔn)確、快速、可靠地切斷，確保電路和設(shè)備的安全?？焖偃蹟嗥鞯某霈F(xiàn)更是滿足了技術(shù)拓展、設(shè)備更新、電路改進(jìn)與發(fā)展的需要，它具有功率損耗小、熔斷速度快、特性穩(wěn)定、體積小、工藝先進(jìn)等優(yōu)點，是現(xiàn)代電力、電子通信設(shè)備設(shè)計中安全保護(hù)首選器件。我們必須掌握其參數(shù)、特性，更好地在實際工作中靈活采用。為了提高熔斷器保護(hù)計算的自動化程度和工作效率，開發(fā)相關(guān)的應(yīng)用程序已勢在必行。采用計算機(jī)程序解算熔斷器保護(hù)計算問題不僅能夠保證計算結(jié)果有更高的精確性、可靠度，而且能夠大大提高計算速度。這也正是本課題程序設(shè)計所要繼續(xù)追求的目標(biāo)。應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行各項計算已經(jīng)成是電力系統(tǒng)發(fā)展的方向。本課題計劃開發(fā)的熔斷器的選型和校驗的計算程序，正是通過將熔斷器保護(hù)的理論計算方法與計算機(jī)編程相結(jié)合，實現(xiàn)熔斷器保護(hù)計算的簡化，解決以往繁瑣的問題。而且我將通過實例證明本程序的確能夠方便的解決這一問題。1.2熔斷器保護(hù)的現(xiàn)狀低壓配電系統(tǒng)中熔斷器是起安全保護(hù)作用的一種電器,熔斷器廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)保護(hù)和用電設(shè)備保護(hù),當(dāng)電網(wǎng)或用電設(shè)備發(fā)生短路故障或過載時,可自動切斷電路,避免電器設(shè)備損壞,防止事故蔓延。熔斷器由絕緣底座(或支持件)、觸頭、熔體等組成,熔體是熔斷器的主要工作部分,熔體相當(dāng)于串聯(lián)在電路中的一段特殊的導(dǎo)線,當(dāng)電路發(fā)生短路或過載時,電流過大,熔體因過熱而熔化,從而切斷電路。熔體常做成絲狀、柵狀或片狀。熔體材料具有相對熔點低、特性穩(wěn)定、易于熔斷的特點。一般采用鉛錫合金、鍍銀銅片、鋅、銀等金屬。在熔體熔斷切斷電路的過程中會產(chǎn)生電弧,為了安全有效地熄滅電弧,一般均將熔體安裝在熔斷器殼體內(nèi),采取措施,快速熄滅電弧。熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉等優(yōu)點,在低壓系統(tǒng)中廣泛被應(yīng)用。熔斷器作用:在電路中主要起短路保護(hù),由熔體和安裝熔體的熔管或熔座等部分組成。1)電流保護(hù)形式:過載延時保護(hù),短路瞬時保護(hù)。過載一般是指l。5倍額定電流以下的過電流;短路則是指超過幾倍額定電流以上的過電流。2)熔體:既是感測元件又是執(zhí)行元件,安裝在被保護(hù)的電路中。熔體是有低熔點的金屬材料(鉛,錫,銅,銀及其合金)絲狀,帶壯,片壯。3)熔管:安裝熔體。熔斷器對中國而言是一項外來技術(shù),在1980年代以前,經(jīng)歷了30年的全面仿蘇生產(chǎn)期,中國的熔斷器產(chǎn)業(yè)普遍興起,從無到有的形成了全國布局和系列化產(chǎn)品陣容,但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后,生產(chǎn)水平一般,產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱.1980-1995年是15年左右的新舊交替時期。改革開放后歐美熔斷器隨國外設(shè)備的引進(jìn)而大量涌入,促動中國熔斷器開始了新一輪漸進(jìn)式改型換代。1996年至今,德國西門子公司、德國EFEN公司、BUSSMANN,FERRAZ等大型專業(yè)熔斷器制造商都已進(jìn)入中國市場。中國要想有自己的熔斷器研究生產(chǎn)體系還是要經(jīng)過很大的努力。在研究過程中需要用計算程序化，計算程序化可以節(jié)約提高計算速度，計算機(jī)計算的速度是人工計算的速度的幾十倍以上，從而將設(shè)計人員從繁瑣的計算的中解脫出來，大大提高效率。目前隨著供電系統(tǒng)的不斷發(fā)展和結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜化，熔斷器保護(hù)計算也變得日益復(fù)雜化，工作量極大增加。為了提高線路保護(hù)計算的自動化程度和工作效率，迫切需要開發(fā)相關(guān)的應(yīng)用程序。例如在熔斷器保護(hù)計算中，由于零序電流保護(hù)的結(jié)構(gòu)、工作原理簡單，動作迅速，保護(hù)范圍穩(wěn)定，受過渡電阻影響較小，因此被廣泛的應(yīng)用。但零序電流整定計算復(fù)雜，給整定工作提出了更高要求?，F(xiàn)有零序電流整定計算方法計算量大,計算耗時,為了提高整定計算速度和計算效率,減少數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性,因此在現(xiàn)有零序電流整定方法的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究優(yōu)化線路零序電流整定計算方法措施。以減少整定計算的工作量及整定計算的盲目性、增加對整定計算程序開發(fā)的實用性，相比傳統(tǒng)手工計算的速度和效率都將大大提高?？偠灾娮佑嬎銠C(jī)在熔斷器選型和校驗計算方面的廣泛應(yīng)用，給快速進(jìn)行熔斷器計算、設(shè)計、方案比較和選擇最佳方案提供了方便的條件，這種趨勢正在進(jìn)一步地轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實，相信在不久的將來，計算機(jī)技術(shù)將得到更普遍的應(yīng)用，我們也將從中受益匪淺。1.3本論文的主要工作本課題的主要任務(wù)是對低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)計算進(jìn)行程序化，本課題是在很好的掌握低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)的相關(guān)知識的情況下，對熔斷器的選型和校驗等用程序來進(jìn)行計算，傳統(tǒng)的計算方法過程冗長，工作量大，容易出錯。而在熟練掌握計算流程之后，用通用性強(qiáng)的程序語言實現(xiàn)，具有準(zhǔn)確性好，可靠性高的特點。本文介紹了低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)方面的基礎(chǔ)知識。然后詳細(xì)介紹了根據(jù)已知的參數(shù)對熔斷器進(jìn)行選型和校驗計算過程。并對該計算的程序設(shè)計問題進(jìn)行了詳細(xì)的討論研究。本文的主要工作如下：1）形成低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)計算的手工計算過程。2）將手工計算過程用流程圖形式表示出來。3）結(jié)合計算實例完成低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)計算的程序設(shè)計流程圖。4）編制計算C++程序，并進(jìn)行調(diào)試。5）對低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)進(jìn)行實例計算。本程序設(shè)計將采用VisualC++6.0進(jìn)行程序編輯，通過論文中選用的計算方法進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)的相關(guān)計算。第二章低壓配電熔斷器保護(hù)基礎(chǔ)保護(hù)電器在低壓配電系統(tǒng)中占有重要地位，在配電線路發(fā)生故障時切斷故障電路的器件主要是低壓熔斷器和低壓斷路器。如果設(shè)計中整定不正確，將導(dǎo)致不能在要求的時間內(nèi)切斷故障電路，從而損壞電線、電纜，甚至擴(kuò)大事故，或者導(dǎo)致非選擇性動作，擴(kuò)大停電范圍。為了正確選擇和整定電器參數(shù)，首先要了解保護(hù)電器的主要性能，同時要熟知國家標(biāo)準(zhǔn)——《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB50054－95）的有關(guān)規(guī)定，從而進(jìn)一步知道按照配電系統(tǒng)的狀況和計算的故障電流值（短路電流和接地故障電流等），正確整定保護(hù)電器的參數(shù)，以保證滿足上述規(guī)范的規(guī)定，即在規(guī)定的時間之內(nèi)可靠切斷故障（或發(fā)出報警），同時要求有選擇地切斷故障，即只切斷發(fā)生故障的一段電路，而不切斷上級配電線路。配電系統(tǒng)中使用的熔斷器應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)——《低壓熔斷器第１部：基本要求》（GB13539．1－2002）（等同采用IEC60269-1:1998）和《低壓熔斷器第2部分：專職人員使用的熔斷器的補(bǔ)充要求》（GB／T－2002）（等同采用之1995年1號及2001年2號修正件）、《低壓熔斷器第2部分：專職人員使用的熔斷器的補(bǔ)充要求第1～5篇：標(biāo)準(zhǔn)化熔斷器示例》（GB／－2002）（等同采用IEC60269－2－1：2000）。熔斷器的用途和工作原理熔斷器是當(dāng)電流超過規(guī)定值一定時間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而分?jǐn)嚯娐返谋Ｗo(hù)電器，他是集感應(yīng)、比較與執(zhí)行與一體的最簡單且性能優(yōu)異的保護(hù)電器，在低壓配電線路中作短路和過載保護(hù)之用。當(dāng)電網(wǎng)或用電設(shè)備發(fā)生過載或短路時，它能自身熔化分?jǐn)嚯娐?，避免由于過電流的熱效應(yīng)及電動力引起對電網(wǎng)和用電設(shè)備的損壞，并組織事故蔓延。熔斷器的最大特點是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用維護(hù)方便、價格低廉，具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。又由于它的可靠性高，故無論在強(qiáng)電系統(tǒng)或弱電系統(tǒng)中都獲得廣泛應(yīng)用。熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護(hù)電器。他主要由熔體和安熔體的導(dǎo)電零件組成，此外還有絕緣座和絕緣管等。使用時，熔體與被保護(hù)的電路串聯(lián)。當(dāng)電路為正常負(fù)載電流時，熔體的溫度較低。如果電路中發(fā)生過載或短路故障時，電路電流增大，熔體發(fā)熱。當(dāng)熔體溫度升高到熔點時，便自行熔斷，分?jǐn)喙收想娐罚_(dá)到保護(hù)電路和設(shè)備的目的。熔斷器的種類與型號熔斷器的結(jié)構(gòu)可以分為開啟式、半封閉式和封閉式三大類。封閉式又分為無填料管式、有填料管式和有填料螺旋式等。具體型號是：RM系列為無填料封閉管式；RL1系列為有填料螺旋式；RT系列為有填料封閉管式；RC系列為半封閉管插入式，RS系列為快速熔斷器。熔斷器型號大體上由7部分組成：“1”“2”“3”“4”——“5”“1”名稱：用一個拼音字母表示。R代表熔斷器；“2”型式：用一個拼音字母表示。C—磁插式；M—無填料管式;T—有填料密封管式；L—螺旋式；S—快速熔斷式；Z—自復(fù)式?！?”設(shè)計代號：用1至2位數(shù)表示；“4”派生代號：用一個字母表示；“5”熔斷器（底座或管）的額定電流（單位：A），對RS系列為額定電壓（V）；“6”熔體額定電流（A），對RM系列為額定電壓，對RT系列為接線方式（Q—底座板前接線；H—板后接線；M—母線式；C—插入式）；“7”對RT0系列為熔體額定電流。例如，RM10-600表示額定電流600A，設(shè)計序號為10的無填料封閉管式熔斷器。熔斷器保護(hù)的特點1.除自復(fù)式熔斷器外，所有熔斷器都是靠熔體熔斷（熔體被破壞）來起保護(hù)作用的，因此，熔體熔斷后無法重復(fù)使用，必須更換熔體才能再次投入使用。更換熔體需要時間，有些情況下這部利于及時恢復(fù)用電。2.熔斷器靠電流熱效應(yīng)工作，而熔體的熱量與通過熔體電流的平方級及持續(xù)時間成正比，所以熔斷時間的長短與熔斷電流的大小呈反時限特性，即電流超過熔體額定電流的倍數(shù)越大，熔斷地越快，流過短路電流時，立即爆斷。而運行電流值等于熔體額定電流時，熔體不會熔斷。3.由于熔體制造工藝及周圍散熱條件出入較大，用熔斷器作為嚴(yán)格的過載保護(hù)比較困難，當(dāng)然用于電阻性負(fù)載不很嚴(yán)格的過載還是可以的，但它更勝任短路保護(hù)。用熔斷器和熱繼電器配合使用時，熔斷器作為短路保護(hù)，熱繼電器作為過載保護(hù)，這是應(yīng)用最廣泛最合理的飽和方案。由于目前新產(chǎn)品的出現(xiàn)，有些熔斷器也能勝任過載保護(hù)的任務(wù)了。熔斷器的主要特性參數(shù)1.熔斷器的基本特性熔斷器的基本特性是時間—電流特性，又稱保護(hù)特性。它是指熔斷器的熔斷時間與流過電流的關(guān)系曲線，也稱熔斷特性或安秒特性。流過熔體的電流越大，熔斷時間越短，保護(hù)特性曲線是反時限特性曲線，如圖2-1所示。熔斷器可以用來保護(hù)電纜、電動機(jī)、半導(dǎo)體器件以及其他電氣設(shè)備。不同的保護(hù)對象，在過載時他們允許的通電時間特性是不同的。圖2-2示出了他們的過載允許通電時間的相對特性。為了使熔斷器的時間—電流特性與被保護(hù)元件的允許通過時間—電流特性相配合，不同用途的熔斷器在設(shè)計時應(yīng)使它們的時間—電流特性盡量接近并低于被保護(hù)元件允許的時間—電流特性，時間如圖2.2中虛線所示。tOtOIRI允許通電時間電流電纜電動機(jī)半導(dǎo)體器件圖2-1熔斷器的保護(hù)特性曲線圖2-2不同保護(hù)對象允許的時間—電流特性t-熔斷時間；I-流過熔斷器的電流2.熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)熔斷器除時間—電流特性外，其他主要技術(shù)參數(shù)有：1）額定電壓。額定電壓指熔斷器分?jǐn)嗲澳荛L期承受的電壓。2）額定電流。額定電流指熔斷器在長期工作制下，各部件溫升不超過規(guī)定值時所能承載的電流。3.額定短路分?jǐn)嗄芰θ蹟嗥髟谝?guī)定的使用條件（線路壓力、功率因數(shù)或時間常數(shù)）下，熔斷器所能分?jǐn)嗟念A(yù)期電流（對交流而言為有效值）。熔斷器按分?jǐn)嚯娏鞯那闆r，可分為限流式和非限流式兩大類。當(dāng)電路發(fā)生短路時，電路阻抗主要為電感阻抗，故短路電流的增長均有一個暫態(tài)過程。所謂非限流熔斷器是指短路電流達(dá)到最大值后才將電路分?jǐn)嗟娜蹟嗥鳌D2-3（b）所示為非限流熔斷器分?jǐn)嘀绷麟娐窌r的電流和電壓波形，極限分?jǐn)嗄芰σ噪娏髯畲笾当硎尽D2-3（a）所示為非限流熔斷器分?jǐn)嘟涣麟娐窌r的電流和電壓波形，電流波形中的暫態(tài)分量已經(jīng)消失，電弧在電流過零瞬間熄滅，則分?jǐn)嗄芰σ苑€(wěn)態(tài)分量幅值或有效值表示。限流的熔斷器在短路電流還未達(dá)到最大值時，就將電流分?jǐn)?，如圖2-4（a）和（b）所示，圖中實線表示實際分?jǐn)嚯娏髑€，虛線表示預(yù)期短路電流曲線。實際分?jǐn)嚯娏餍∮陬A(yù)期短路電流的最大值。預(yù)期短路電流是指用一個阻抗可以忽略不計的導(dǎo)線代替電路時，電路內(nèi)可能流過的短路電流。有限流ii（a）交流電路2500A220V510V(b)直接電路圖2-3非限流熔斷器的開斷過程作用的熔斷器，其分?jǐn)嗄芰υ谥绷麟娐分杏诡A(yù)期短路電流最大值表示，在交流電路中用預(yù)期短路電流第一個波峰的幅值表示（也稱預(yù)期短路電流峰值）。ii250Au(a)交流電路i1400A2000A800V110Vu(b)直流電路圖2-4限流熔斷器的開斷過程4.截斷電流特性截斷電流特性是指在規(guī)定的使用條件下，表示截斷電流與預(yù)期電流的關(guān)系特性。在交流情況下，截斷電流值是任何非對稱情況下所能達(dá)到的最大值。在直流情況下截斷電壓是指在規(guī)定的時間常數(shù)情況下所能達(dá)到的最大值。5.弧前（弧前焦耳積分）、熔斷（熔斷焦耳積分）表示被熔斷器所保護(hù)的電路中的1電阻上所釋放的焦耳能。供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對用電負(fù)荷供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。因此供電系統(tǒng)必須達(dá)到以下基本要求：（1）安全在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2）可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。（3）優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。（4）經(jīng)濟(jì)供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬耗量。然而由于各種原因，系統(tǒng)在運行中也難免會出現(xiàn)各種各樣的故障和不正常運行狀態(tài)。線路故障供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備最為嚴(yán)重的故障之一。大多數(shù)線路故障都是過負(fù)荷和各種短路（包括相間短路和接地短路）引起的過電流故障，其中短路故障是最常見的。短路是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。在系統(tǒng)短路后，會出現(xiàn)比正常電流大得多的短路電流，并且會產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。同時電路的電壓驟降，也會嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運行等等。由此可見，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素。在電氣故障情況下，為防止因間接接觸帶電體而導(dǎo)致人身電擊，因線路故障導(dǎo)致過熱造成損壞，甚至導(dǎo)致電氣火災(zāi)，低壓配電線路按GB50054-1995《低壓配電設(shè)計規(guī)范》要求裝設(shè)短路保護(hù)、過負(fù)載保護(hù)和接地故障保護(hù)，用以分?jǐn)喙收想娏骰虬l(fā)出故障報警信號。短路保護(hù)一般要求保護(hù)電器應(yīng)在短路電流對導(dǎo)體和連接件產(chǎn)生的熱效應(yīng)和機(jī)械力造成危害之前分?jǐn)嘣摱搪冯娏?。過負(fù)載保護(hù)要求保護(hù)電器應(yīng)在過負(fù)載電流引起的導(dǎo)體升溫對導(dǎo)體的絕緣、接頭、端子或?qū)w周圍的物質(zhì)造成損害之前分?jǐn)嘣撨^負(fù)載電流，同時對于突然斷電比過負(fù)載造成的損失更大的線路，其過負(fù)載保護(hù)應(yīng)作用于信號而不應(yīng)作用于切斷電路。接地故障保護(hù)要求當(dāng)發(fā)生帶電導(dǎo)體與外露可導(dǎo)電部分、裝置外可導(dǎo)電部分、PE線、PEN線、大地等之間的接地故障時，保護(hù)電器必須自動切斷該故障電路，以防止人身間接電擊、電氣火災(zāi)等事故。接地故障保護(hù)電器的選擇應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)的接地型式、電氣設(shè)備使特點及導(dǎo)體截面等確定。低壓配電線路上下級保護(hù)電器的動作應(yīng)具有選擇性，各級之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合，要求在故障時，靠近故障點的保護(hù)電器動作，斷開故障電路，使停電范圍最小。但對于非重要負(fù)荷，允許無選擇性切斷。供電系統(tǒng)對保護(hù)裝置的基本要求：（1）選擇性當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只離故障點最近的保護(hù)裝置動作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他部分仍然正常運行。保護(hù)裝置滿足這一點要求的動作，稱為“選擇性動作”。如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，靠近故障點的保護(hù)裝置不動作（拒動），而離故障點遠(yuǎn)的前一級保護(hù)裝置動作（越級動作），就稱為“失去選擇性”。（2）速動性為了防止故障擴(kuò)大，減輕其危害程度，并提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，因此在系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置應(yīng)盡快地動作，切除故障。（3）可靠性保護(hù)裝置在應(yīng)該動作時，就應(yīng)該動作，不應(yīng)該拒動；而不應(yīng)該動作時，就不應(yīng)該誤動。保護(hù)裝置的可靠程度，與保護(hù)裝置的元件質(zhì)量、接線方案以及安裝、整定和運行維護(hù)等多種因素有關(guān)。（4）靈敏度靈敏度（sensitivity）或靈敏系數(shù)是表征保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反應(yīng)能力的一個參數(shù)。如果保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時地反應(yīng)動作，就說明保護(hù)裝置的靈敏度高。過電流保護(hù)的靈敏度或靈敏系數(shù)，用其保護(hù)區(qū)內(nèi)在電力系統(tǒng)為最小運行方式時的最小短路電流與保護(hù)裝置一次動作電流（即保護(hù)裝置動作電流換算到一次電路的值）的比值來表示。第三章熔斷器保護(hù)計算熔斷器熔體通電后的物理過程分為幾個階段，如圖3-1所示。OO熔化汽化t電弧圖3.1熔體的熔化過程-從起始溫度到熔化點的時間;-熔化時間；-從完全熔化到汽化點的時間；-汽化時間；-燃弧時間從起始溫度到熔化點的時間的計算短路與過載的情況稍有不同，電路過載時，升溫過程較長，散熱不可忽略。電路投入的電能等于熔體升溫吸收的熱能和同一時間間隔內(nèi)散失的熱能之和，即（3-1）式中i——電流，A；R——熔體電阻，；C——熔體比熱容，；V——熔體體積，V；——熔體密度，；——電源功率，W.短路時升溫時間很短，可以不計散熱，按絕熱情況處理。熔體的溫升對時間t的變化可以用下式表示（3-2）把熔體的體積和電阻用熔體的長度l、截面積A和電阻率來表示，上式可寫成（3-3）移相整理后，可寫成（3-4）電阻率與溫升的關(guān)系為（3-5）式中，——起始溫度下熔體材料的電阻率，；——熔體材料的電阻溫度系數(shù)。若略去比熱容對溫度的微量變化，將式（3-5）代入式（3-4），并積分，可得（3-6）式中；——達(dá)到熔點時的溫升。若已知熔體材料的有關(guān)參數(shù)和熔點，并知道電流i的變化，就可計算出從起始溫度到熔化溫度的時間。熔化期間的時間計算設(shè)h為熔體材料單位體積、單位時間內(nèi)的熔化潛熱，故短路熔化時有如下關(guān)系式（3-7）（3-8）由于金屬在熔化溫度時，液態(tài)金屬的電阻率要比固態(tài)金屬的電阻率大得多，計算時取熔化期間的平均電阻率為（3-9）式中——熔化溫度時固態(tài)金屬的電阻率，；——熔化溫度時液態(tài)金屬的電阻率，。熔體全部熔化時，式（3-8）可寫成（3-10）式中?？筛鶕?jù)上式計算出熔化時間。從金屬完全熔化到汽化電的時間計算短路時，熔體雖已化成液態(tài)，由于時間很短，可以認(rèn)為仍然保持原有狀態(tài)，因此，電流流過時對它繼續(xù)加熱，同時熔體的電阻率按液態(tài)呈線性變形，即（3-11）式中——液態(tài)金屬的電阻溫度系數(shù)。將式（3-11）代入（3-4），可得到一個與式（3-6）相同形式的解（3-12）式中——汽化溫度與熔化溫度之差，，。汽化時間計算汽化時間系指由液體轉(zhuǎn)化為氣體的時間。這個過程要吸收一定的汽化潛熱，汽化時間難以計算，但也可以得到與上面類似的結(jié)果，即（3-13）式中——系數(shù)?；∏敖苟e分熔體的弧前焦耳積分應(yīng)為上述出現(xiàn)電弧以前幾部分之和，即（3-14）若不計，弧前焦耳積分為（3-15）式中；。式（3-15）中的k值為僅與熔體材料的物理參數(shù)有關(guān)的常數(shù)，A為熔體的截面積。因此，在絕熱情況下，熔體的弧前焦耳積分僅與熔體的結(jié)構(gòu)尺寸和材料有關(guān)。在計算時，銅的k值可取為，銀可取為。上述分析系對均勻截面的熔體。在已知通電電波波形時，可按式（3-15）計算出弧前時間。由于電流中的非周期分量與電路的合閘相位角（斷路時）有關(guān)，當(dāng)然也影響弧前時間。因此，規(guī)定熔斷器的弧前時間—電流特性及熔斷時間—電流特性中的時間用等效時間表示。熔斷器的熔斷時間為弧前時間與燃弧時間之和。（3-16）（3-17）規(guī)定上述特性中的電流均用預(yù)期電流表示（對交流用有效值）。熔體熔斷切斷電路電流時，會出現(xiàn)高于電源電壓的過電壓。此時電壓會導(dǎo)致電路絕緣破壞，半導(dǎo)體元件損壞等，如果選用更高反向峰值電壓的半導(dǎo)體元件，會增加投資費用。因此，過電壓峰值不允許超過規(guī)定值。u,iu,iOti圖3-2截流熔斷器電流接通與分?jǐn)噙^程圖3-2為一截流熔斷器切斷電路時的特性。t=0時發(fā)生短路，時出現(xiàn)截流，截流以后熔斷器兩端產(chǎn)生電弧電壓，時弧熄滅。燃弧時間。短路開始至熔斷器切斷電路使電流為零的過程，可用疊加原理進(jìn)行計算。假定短路電流的，則可以近似地看作電感電路。圖3-3（a）為純電感電路，電路電流i可看成如圖3-3（b）所示的兩獨立電路電流和的代數(shù)和，即（3-18）而~~UhiWLU(a)~~~ii(b)圖3.3等效電路式中——熔體熔斷后的電弧電壓。由式（3-18）得（3-19）時（3-20）若短路電流大于額定電流10倍以上，燃弧時間。假定為理想情況，燃弧時的電弧電壓為常數(shù)。短路瞬間（t=0）發(fā)生在電源電壓最大值附近，在上述很短時間內(nèi)，可認(rèn)為電源電壓不變。由式（3-20）可知（3-21）由式（3-21）可知，電弧電壓與電源電壓之間的關(guān)系為它表明燃弧時間越短，出現(xiàn)的電話電壓越高；熔斷器的弧前時間內(nèi)的焦耳積分與熔斷時間內(nèi)的焦耳的積分的比值越高，出現(xiàn)的電弧電壓越高。實際上，電弧電壓和電源電壓均為變化的，而在截流以后，會出現(xiàn)一個峰值，圖3-4中的兩塊影影面積應(yīng)保持相等。iiOiuOuttt圖3-4交流開斷過程出現(xiàn)的過電壓Hibner提出了計算等截面熔體電弧過電壓峰值的經(jīng)驗公式，根據(jù)結(jié)果得出以下關(guān)系（3-22）應(yīng)滿足的條件為式中——電弧電阻率，；——電弧總長度，mm；A——熔體截面積，；——階段電流，A——被石英砂填裝的銅或銀的單位體積的磁場能量，——額定電流，A。若熔斷器通以正弦電流（3-23）式中——預(yù)期電流。對于限流熔斷器，值很小時，上式可近似為（3-24）則（3-25）由式(3-24)得代入式（3-25）得（3-26）式中——時的電流值，A；A——熔體截面積，；k——熔體材料的參數(shù)，上式應(yīng)滿足條件即（3-27）式（3-26）中的恰是過電壓表達(dá)式中的（截斷電流），由式（3-22）（3-26）可得出時的電弧電壓峰值（3-28）除應(yīng)滿足式（3-27）條件外，還應(yīng)滿足Wright與Beaument提出了另一種計算電弧電壓的方法（3-29）（3-30）式中n——熔體的狹頸數(shù)；——弧柱電阻；——電弧的陽極與陰極的電壓降。因上兩式為非線性方程式，采用逐次近似分析方法，可寫成式中——時間起點的電壓、電流、電弧電阻；——時間終點的電壓、電流、電弧電阻。如果能知道電弧的陰極、陽極與弧柱電壓降，就可以進(jìn)行計算。因此，次計算方法的主要問題是如何選取電弧中各部分的電壓降值。一般地，其經(jīng)驗值為，陽極與陰極的電壓降取為17V，弧柱電壓降取為33V。熔斷器熔體電流的選擇（一）保護(hù)電力線路的熔斷器熔體電流的選擇保護(hù)電力線路的熔體電流，應(yīng)滿足下列條件：應(yīng)不小于線路的計算電流，以使熔體在線路正常運行時不致熔斷，即（3-31）還應(yīng)躲過線路的尖峰電流，即在線路出現(xiàn)正常尖峰電流（如電動機(jī)起動電流）時熔體不致熔斷，滿足的條件為（3-32）式中，K為小于1的計算系數(shù)。對供電給一臺電動機(jī)的線路熔斷器來說，K應(yīng)根據(jù)熔斷器的特性和電動機(jī)的啟動情況決定：起動時間在3s以下（輕載起動），宜取K=0.25～0.35；起動時間在3～8s（重載起動），宜取K=0.35～0.5；起動時間超過8s或頻繁起動、反接制動，宜取K=0.5～0.6。對供電給多臺電動機(jī)的線路熔斷器來說，此系數(shù)應(yīng)視線路上容量最大的一臺電動機(jī)的起動情況、線路尖峰電流與計算電流的比值及熔斷器的特性而定，取為K=0.5～1;如果線路尖峰電流與計算電流的比值接近與1，則可取K=1。但必須說明，由于熔斷器類型繁多，特性各異，因此上述有關(guān)計算系數(shù)K的統(tǒng)一取值方法，不一定恰當(dāng)，故GB50055—1993《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：保護(hù)交流電動機(jī)的熔斷器熔體額定電流“應(yīng)大于電動機(jī)的額定電流，且其安秒特性曲線計及偏差后略高于電動機(jī)起動電流和起動時間的交點。當(dāng)電動機(jī)頻繁起動和制動時，熔體的額定電流應(yīng)再加大1～2級?！比蹟嗥鞅Ｗo(hù)還應(yīng)與被保護(hù)的線路相配合，使之不致發(fā)生因過負(fù)荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而熔體不熔斷的事故，因此還應(yīng)滿足下列條件（3-33）式中，為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量；為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許短時過負(fù)荷倍數(shù)。如果熔斷器只作短路保護(hù)時，對明敷絕緣導(dǎo)線，取=1.5，對穿管絕緣導(dǎo)線和電纜，取=2.5。如果熔斷器不只作短路保護(hù)，而且要求作過負(fù)荷保護(hù)時，例如住宅建筑、重要倉庫和公共建筑中的照明線路，有可能長時間過負(fù)荷的動力線路以及在可燃建筑物構(gòu)架上明敷的有延燃性外層的絕緣導(dǎo)線線路等，則應(yīng)取=1，當(dāng)25A時則應(yīng)取=0.85。對有爆炸性氣體和粉塵的區(qū)域內(nèi)的線路，應(yīng)取為=0.8。如果按式（3-31）和式（3-32）兩個條件選擇的熔體電流不滿足式（3-33）的配合要求，則應(yīng)改選熔斷器的型號規(guī)格，或適當(dāng)加大導(dǎo)線或電纜的芯線截面。（二）保護(hù)電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇保護(hù)電力變壓器的熔斷器熔體額定電流，根據(jù)經(jīng)驗，應(yīng)滿足下式要求：（3-34）式中為變壓器的一次繞組額定電流。上式考慮了下列三個因素：1.熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流。前面講過，變壓器（油浸式）的正常過負(fù)荷可達(dá)20%～30%，而在事故情況下變壓器（含油浸式和干式）允許短路過負(fù)荷更多，但此時熔斷器也不應(yīng)該熔斷。2.熔體電流要躲過來自變壓器低壓側(cè)的電動機(jī)引起的尖峰電流。3.熔體電流還要躲過變壓器自身的勵磁涌流。變壓器的勵磁涌流，又稱空載合閘電流，是變壓器在空載投入時或者在外部故障切除后突然回復(fù)電壓時所產(chǎn)生的一次電流。當(dāng)變壓器空載投入或突然恢復(fù)電壓時，由于變壓器鐵心中的磁通量不能突變，因此在變壓器加上電壓的初瞬間（t=0時），其鐵心中磁通量應(yīng)維持為零，從而與三相電路突然短路時所發(fā)生的物理過程想類似，鐵心中將同時產(chǎn)生兩個磁通（如圖3-5所示）：一個是符合磁路歐姆定律的周期分量（與短路電路周期分量相當(dāng)）；另一個是符合楞次定律的非周期分量（與短路電流非周期分量相當(dāng)）。這兩個磁通分量在t=0時的大小相等、極性相反，使合成磁通量=0。經(jīng)半個周期（0.01s）后，達(dá)到最大值（與短路沖擊電流相當(dāng)）。這時鐵心將嚴(yán)重飽和，勵磁電流迅速增大，可達(dá)變壓器額定電流的8～10倍，形成類似涌浪的電流，因此這一勵磁電流稱為勵磁涌流。由圖3-5可以看出，勵磁電流中含有數(shù)值很大的非周期分量。而且衰減較慢（與短路電流非周期分量相比），因此其波形在過渡過程中相當(dāng)長一段時間內(nèi)，都偏向時間軸的一側(cè)。很明顯，熔斷器的熔體電流如果不躲過勵磁涌流，就可能在變壓器空載投入時或電壓突然回復(fù)時使熔斷器熔斷，破壞供電系統(tǒng)的正常運行。圖3-5變壓器空載投入時勵磁涌流的變化曲線表3-1列出1000及以下電力變壓器配用RN1型和RW4型熔斷器的規(guī)格，供選用時參考。表3-1電力變壓器配用的熔斷器規(guī)格變壓器容量/（）1001251602002503154005006308001000/A6kV1224489610kV232958RN1型熔斷器6kV20/2075/3075/4075/5075/75100/100200/15010kV20/1520/2050/3050/4050/50100/75100/100RW4型熔斷器6kV50/2050/3050/4050/50100/75100/100200/15010kV50/1550/2050/3050/4050/50100/75100/100（三）保護(hù)電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇由于電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷很小，因此保護(hù)高壓電壓互感器的RN2型等熔斷器的熔體額定電流一般為。熔斷器保護(hù)靈敏度的檢驗為了保證熔斷器在其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時可靠地熔斷，按規(guī)定，熔斷器保護(hù)的靈敏度應(yīng)滿足條件（3-35）式中，為熔斷器保護(hù)線路末端在電力系統(tǒng)最小運行方式下的最小短路電流，對NT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)為線路末端的單相短路電流或單相接地故障電流，對IT系統(tǒng)為線路末端的亮相短路電流，對保護(hù)降壓變壓器的高壓熔斷器來說，為低壓側(cè)母線的兩相短路電流折算到高壓側(cè)之值；為熔斷器熔體的額定電流；K為檢驗熔斷器保護(hù)靈敏度的最小比值，按GB50051—1995《低壓配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，如表3-2所示。表3.2檢驗熔斷器保護(hù)靈敏度的最小比值K熔體額定電流/A4～1016～3240～6380～200250～500熔斷時間/s55567891011-注：表中K值是用于符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的一些新型熔斷器如RT12、RT14、RT15、NT等型熔斷器。對于老型號熔斷器，可取K=4～7，即近似地按表中熔斷時間為5s的熔斷器取值。熔斷器的選擇與校驗選擇熔斷器時應(yīng)滿足下列條件：熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于保護(hù)線路的額定電壓。熔斷器的額定電流應(yīng)小于它所安裝的的熔體額定電流。熔斷器的類型應(yīng)符合安裝條件（戶內(nèi)或戶外）及被保護(hù)設(shè)備對保護(hù)的技術(shù)要求。熔斷器還必須進(jìn)行短流能力的校驗：1.對限流式熔斷器，如RN1、RT0等，由于它能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前完全熄滅電弧、切除短路故障，因此它只需滿足條件（3-36）式中，為熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏?；為熔斷器安裝地點的三相次暫態(tài)短路電流有效值，在無限大容量系統(tǒng)中，。2.對非限流式熔斷器，如RM10、RW4等，由于它不能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊之前切除短路，應(yīng)此必須滿足條件（3-37）式中，為熔斷器安裝地點的三相短路沖擊電流有效值。3.對具有斷流能力上下限的熔斷器，如RW4等跌開式熔斷器，其斷流能力的上限應(yīng)滿足以上式（3-37）的條件；而其斷流能力的下限應(yīng)滿足條件（3-38）式中，為熔斷器的最小分?jǐn)嚯娏?；為熔斷器保護(hù)線路末端的兩相短路電流（為中性點不接地的電力系統(tǒng)而言）。前后熔斷器之間的選擇性配合前后熔斷器之間的選擇性配合，就是要求在線路發(fā)生故障時，靠近故障點的熔斷器最先熔斷，切除故障部分，而使系統(tǒng)的其他部分仍能正常運行。前后熔斷器的選擇性配合，宜安它們的保護(hù)特性曲線（按秒特性曲線）進(jìn)行校驗。如圖3-6所示配電線路中，假設(shè)支線WL2的首端k點發(fā)生三相短路，則三相短路電流要通過FU2和FU1。但是根據(jù)保護(hù)選擇性的要求，應(yīng)該是FU2的熔點首先熔斷，切除故障線路WL2，而FU1不熔斷，干線WL1正常運行。但是熔體實際熔斷時間與其產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)特性曲線所查得的熔斷時間可能有的偏差，從最不利的情況考慮，設(shè)k點短路時，F(xiàn)U1的實際熔斷時間比標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)特性曲線查得的時間大50%（為負(fù)偏差），即；而FU2的實際熔斷時間又比標(biāo)準(zhǔn)特性曲線查得的時間大50%（為正偏差），即。這時由圖3b可以看出，要保證前后熔斷器FU1和FU2的保護(hù)選擇性，必須滿足的條件是，即，因此保證前后熔斷器保護(hù)選擇性的條件為（a）FU1FU1的特性FU2的特性（b）圖3.6熔斷器保護(hù)的選擇性配合（3-39）上式說明：在后一熔斷器所保護(hù)線路的首端發(fā)生三相短路時，前一熔斷器根據(jù)其產(chǎn)品保護(hù)特性曲線得到的熔斷時間，至少應(yīng)為后一熔斷器根據(jù)其產(chǎn)品保護(hù)特性曲線得到的熔斷時間的3倍，才能確保前后兩熔斷器動作的選擇性。如果不滿足這一要求時，則應(yīng)將前一熔斷器的熔體電流提高1～2級，再進(jìn)行校驗。如果不用熔斷器的保護(hù)特性曲線來檢驗選擇性，則一般只有前一熔斷器的熔體電流大于后一熔斷器的熔體電力2～3級以上，才有可能保證動作的選擇性。例3.1有一臺Y型電動機(jī)，其額定電壓為380V，額定容量為18.5kW，額定電流為，起動電流倍數(shù)為7?，F(xiàn)擬采用BLV型導(dǎo)線穿焊接鋼管敷設(shè)。該電動機(jī)采用RT0型熔斷器作短路保護(hù)，短路電流最大可達(dá)13kA。試選擇熔斷器及其熔體的額定電流，并選擇導(dǎo)線截面和鋼管直徑。已知當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度為30攝氏度。解：(1)選擇熔體及熔斷器的額定電流又因此由附錄表1，選RT0-100型熔斷器，其熔體電流，而。(2)校驗熔斷器的斷流能力查附錄表1，得RT0-100型熔斷器的。因此該熔斷器的斷流能力是滿足要求的。(3)選擇導(dǎo)線截面和鋼管直徑按發(fā)熱條件選擇，查附錄表2得的BLV型鋁芯塑料線三根穿鋼管（SC）時，，相應(yīng)的選穿線鋼管SC20mm。校驗機(jī)械強(qiáng)度，已知穿管鋁芯線的最小截面為?，F(xiàn)，滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。（注：因題上未給出數(shù)據(jù)，故熔斷器保護(hù)靈敏度未予驗算。）(4)校驗導(dǎo)線與熔斷器保護(hù)的配合假設(shè)該電動機(jī)安裝在一般車間內(nèi)，熔斷器只作短路保護(hù)用，因此由式（3）知，導(dǎo)線與熔斷器保護(hù)的配合要求是現(xiàn)，而，因此滿足配合要求。這是關(guān)于熔斷器的選型計算與校驗的一個典型的例子，只有選擇了符合標(biāo)準(zhǔn)的熔斷器才能保證供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，我將在下文中對此實例進(jìn)行程序化計算，把計算過程都通過程序表示出來。第四章熔斷器保護(hù)程序設(shè)計有了前面一系列的工作，接下來的工作就是本次設(shè)計最重要的部分了，那就是怎樣用計算機(jī)語言表達(dá)出這一計算過程，即程序設(shè)計環(huán)節(jié)。我們之所以要進(jìn)行計算機(jī)程序設(shè)計，就是想借助計算機(jī)這個現(xiàn)代化的計算工具來處理復(fù)雜的變壓器保護(hù)整定計算問題，而與其它運算工具相比較，計算機(jī)具有其它運算工具無法比擬的優(yōu)越性。第一，計算機(jī)的運算速度快。用計算機(jī)程序處理整定計算問題，非?？鞚崳行У乜朔瞬捎檬止び嬎氵^程中存在的工作量大、時間長的缺點，把電力系統(tǒng)工作者從大量煩瑣的計算中解放了出來，大大提高了工作效率和水平。就拿第三章的手工計算實例來說吧，采用計算機(jī)程序來計算的話，最多在幾秒鐘之內(nèi)就能夠完成，如果是進(jìn)行手工計算的話要花費相當(dāng)長的時間在數(shù)據(jù)的計算上，采用計算機(jī)運算更加表現(xiàn)出其它運算工具遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法匹敵的優(yōu)越性。第二，計算機(jī)的運算精度高。手工計算由于人腦的局限性，計算的結(jié)果誤差常常比較大，不能滿足電網(wǎng)管理中高效性和精確性的要求。而采用計算機(jī)可以根據(jù)需要達(dá)到滿意的精度。第三，計算機(jī)的運算可靠度高?，F(xiàn)代電子計算機(jī)連續(xù)無故障運行時間可達(dá)幾萬、幾十萬小時以上，也就是說它能連續(xù)幾年，甚至幾十年工作而不出差錯，具有極高的可靠性這也是人腦或其它計算工具所不可能達(dá)到的。那么，同時要求保證快的計算速度、高的運算精度和足夠的可靠性，手工計算是很難，甚至是不可能達(dá)到的。而這些恰恰是電力系統(tǒng)工作者在進(jìn)行線損理論計算過程中所一直努力追求的目標(biāo)，那么，應(yīng)用計算機(jī)程序進(jìn)行線損理論計算就是生產(chǎn)力發(fā)展的一種必然。第四，計算機(jī)的運算操作方便。運行程序后，只需要在輸出界面的提示位置輸入原始參數(shù)，就會立即輸出需要的運算結(jié)果。最后，計算機(jī)運算能夠用同一程序方便的處理僅僅原始參數(shù)不同的一類問題，而不必重新編制程序。還有，計算機(jī)程序可移植性好，便于修改和開發(fā)更高級的應(yīng)用軟件，便于資源共享，資源利用率也高。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子計算機(jī)連續(xù)高速無故障運行時間已經(jīng)可達(dá)幾十萬小時以上，也就是說，它完全可以用在復(fù)雜的大型計算中。而低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)計算也是一項復(fù)雜的計算，采用計算機(jī)進(jìn)行計算是必須的。我在本次設(shè)計中主要是對熔斷器的選型和校驗計算進(jìn)行程序化設(shè)計，根據(jù)前面論文對計算原理的介紹，計算過程已經(jīng)很明確了，在這里我先整理下其設(shè)計的主要計算流程。計算流程為：選擇熔體及熔斷器的額定電流。校驗熔斷器的斷流能力。選擇導(dǎo)線截面和鋼管直徑。校驗機(jī)械強(qiáng)度。校驗導(dǎo)線與熔斷器保護(hù)的配合。在前文理論計算的基礎(chǔ)上，設(shè)計出計算機(jī)程序的流程圖，如圖4-1下所示：開始開始輸入額定電流、K、電流倍數(shù)N、最大短路電流、當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度T，根據(jù)公式從表格中找出熔斷器的型號、額定電流和熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏餍ｒ炄蹟嗥鞯臄嗔髂芰κ欠駶M足要求從表格中選擇導(dǎo)線截面和鋼管直徑校驗機(jī)械強(qiáng)度校驗導(dǎo)線與熔斷器保護(hù)的配合圖4-1程序流程圖隨著計算機(jī)軟、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，電力系統(tǒng)中曾經(jīng)出現(xiàn)采用傳統(tǒng)的面向過程的FORTRAN和面向結(jié)構(gòu)的C語言開發(fā)的軟件。但這些基于FORTRAN，C,BASIC等基于結(jié)構(gòu)和過程的編程語言開發(fā)應(yīng)用軟件具有不靈活，不易理解，難于擴(kuò)展等缺點，不利于發(fā)展。如果嚴(yán)格采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)創(chuàng)建一個整體的一致的系統(tǒng)環(huán)境，將對系統(tǒng)的發(fā)展更新大有裨益。早在80年代末和90年代初，一些學(xué)者就提出將面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ腚娏ο到y(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)領(lǐng)域，以提高軟件的靈活性和可移植能力。隨著實踐的深入，逐漸有一些實際系統(tǒng)開始應(yīng)用面向?qū)ο蟮乃枷脒M(jìn)行設(shè)計，并且取得了良好的效果。VisualC++語言就是眾多的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言中一種比較常見的一種語言，本畢業(yè)論文程序設(shè)計部分之所以采用VisualC++語言，除了考慮到它具有上述一些其它語言無法匹敵的優(yōu)點之外，還考慮到它具有如下優(yōu)點：1.在實際運行中，執(zhí)行速度非常重要?；贑的VisualC++在這一方面比其他高級語言具有明顯的優(yōu)越性，同時從基本原理上支持面向?qū)ο蟮木幊谭椒ā?.VisualC++具有功能強(qiáng)大的函數(shù)庫，模板類庫。由于它與其它平臺能夠很好的兼容，所以在長期C語言環(huán)境下開發(fā)出的高級分析函數(shù)庫都可以順利移植，簡化了數(shù)據(jù)處理的設(shè)計。VisualC++支持多任務(wù)系統(tǒng)，可以同時運行多個線程，這為將來擴(kuò)充系統(tǒng)功能提供良好的基礎(chǔ)。而且VisualC++下開發(fā)的程序也可以便利地移植到INTERNET，符合時代發(fā)展的趨勢。3.在本科畢業(yè)設(shè)計有限的時間內(nèi)，僅僅依靠一個人的力量設(shè)計出一套完整的負(fù)荷計算軟件是不現(xiàn)實的，因而本課程設(shè)計主要著眼于軟件的核心部分—計算部分程序設(shè)計。根據(jù)計算原理和前面畫出的流程圖我設(shè)計出了如下程序進(jìn)行熔斷器的選型和校驗計算。#include<iostream.h>#include<math.h>#include<stdlib.h>voidmain(){ floatI30,K,N,Ik3,Infe,INFE,INFU,Ioc;/******選擇熔體及熔斷器的額定電流***********/ floatrdq[11][5]={{100,380,100,30,50},{100,380,100,40,50}, {100,380,100,50,50}, {100,380,100,60,50}, {100,380,100,70,50}, {100,380,100,80,50}, {200,380,200,80,50}, {200,380,200,100,50}, {200,380,200,120,50}, {200,380,200,150,50}, {200,380,200,200,50}}; cout<<"輸入額定電流I30、K、起動電流倍數(shù)N、最大短路電流Ik3:"<<endl; cin>>I30; cin>>K; cin>>N; cin>>Ik3; if(I30>K*I30*N) { Infe=I30; }elseInfe=K*I30*N; inti; for(i=0;i<11;i++) { if(rdq[i][2]>Infe&&rdq[i][3]>Infe) { INFE=rdq[i][3]; INFU=rdq[i][2]; Ioc=rdq[i][4]; cout<<"選擇RTO-"<<rdq[i][2]<<"熔斷器，其熔體電流INFE="<<INFE<<"A,而INFU="<<INFU<<"A。"<<endl; break; } }/*******校驗熔斷器的斷流能力*************/ cout<<"Ioc="<<Ioc<<'\n'; if(Ioc>Ik3)cout<<"該熔斷器的斷流能力能滿足要求\n"; elsecout<<"該熔斷器的斷流能力不能滿足要求\n";/***********選擇導(dǎo)線截面和鋼管截面**********/ floatIal,A; intT; floatcgg[8][6]={{2.5,18,16,15,14,15},{4,24,22,20,18,15}, {6,32,29,27,25,15}, {10,44,41,38,34,20}, {16,56,52,48,44,25}, {25,70,65,60,55,32}, {35,90,84,77,71,32}, {50,110,102,95,87,40}}; cout<<"輸入當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度T、額定電流I30:\n"; cin>>T>>I30; switch(T) { case25: for(i=0;i<8;i++) { if(cgg[i][1]>I30)break; } cout<<"Ial="<<cgg[i][1]<<"A"<<'\t'<<"導(dǎo)線截面A="<<cgg[i][0]<<"平方毫米"<<'\t'<<"穿線鋼管直徑SC="<<cgg[i][5]<<"mm"<<endl; break; case30: for(i=0;i<8;i++) { if(cgg[i][2]>I30)break; } cout<<"Ial="<<cgg[i][2]<<"A"<<'\t'<<"導(dǎo)線截面A="<<cgg[i][0]<<"平方毫米"<<'\t'<<"穿線鋼管直徑SC="<<cgg[i][5]<<"mm"<<endl; break;case35: for(i=0;i<8;i++) { if(cgg[i][3]>I30)break; } cout<<"Ial="<<cgg[i][3]<<"A"<<'\t'<<"導(dǎo)線截面A="<<cgg[i][0]<<"平方毫米"<<'\t'<<"穿線鋼管直徑SC="<<cgg[i][5]<<"mm"<<endl; break;case40: for(i=0;i<8;i++) { if(cgg[i][3]>I30)break;} cout<<"Ial="<<cgg[i][3]<<"A"<<'\t'<<"導(dǎo)線截面A="<<cgg[i][0]<<"平方毫米"<<'\t'<<"穿線鋼管直徑SC="<<cgg[i][5]<<"mm"<<endl; break; }/*********校驗機(jī)械強(qiáng)度*******************/floatA_min=2.5;A=cgg[i][0];if(A>A_min)cout<<"滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。\n";elsecout<<"不滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。\n";/*********校驗導(dǎo)線和熔斷器保護(hù)的配合************/floatKol=2.5;cout<<"輸入T="; cin>>T;switch(T) {case25:Ial=cgg[i][1]; if(INFE<=(Kol*Ial)) cout<<"滿足配合要求\n"; elsecout<<"不滿足配合要求\n";break; case30:Ial=cgg[i][2]; if(INFE<=(Kol*Ial)) cout<<"滿足配合要求\n"; elsecout<<"不滿足配合要求\n";break; case35:Ial=cgg[i][3]; if(INFE<=(Kol*Ial)) cout<<"滿足配合要求\n"; elsecout<<"不滿足配合要求\n";break; case40:Ial=cgg[i][4]; if(INFE<=(Kol*Ial)) cout<<"滿足配合要求\n"; elsecout<<"不滿足配合要求\n";break; }}一個程序的編寫是否成功取決于它能否用實例進(jìn)行檢驗，下面我將用我編寫的程序?qū)Φ?章例3-1進(jìn)行實例計算。首先輸入額定電流、K、起動電流倍數(shù)N、最大短路電流的值，便可以計算出熔體及熔斷器的額定電流。然后程序通過查附錄表1便可判斷熔斷器的斷流能力。接著輸入當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度和額定電流通過查附錄表2便可以計算出導(dǎo)線截面和鋼管直徑了，并可以知道其是否滿足機(jī)械強(qiáng)度校驗要求。最后只要駛?cè)氘?dāng)?shù)丨h(huán)境溫度就可以計算出導(dǎo)線與熔斷器保護(hù)的配合是否滿足要求。圖4.2程序輸出結(jié)果用本程序?qū)嵗M(jìn)行計算，其輸出結(jié)果如上圖所示所示。與手工計算結(jié)果相比，兩者幾乎無差別，程序解算結(jié)果明顯更為精確，而且比手工計算快了很多。所以用程序?qū)θ蹟嗥鞅Ｗo(hù)是既快又準(zhǔn)確的方式。第五章結(jié)語通過對本次畢業(yè)設(shè)計課題的研究，我對低壓配電系統(tǒng)熔斷器保護(hù)的相關(guān)