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      配電變壓器低壓側斷路器短路電流分斷能力發生故障的解析

      發布日期:2022-08-17 00:00:00     作者:德力西旗艦店
      摘要: 以上計算均為變壓器出口短路時的電流值,這是最嚴重的短路事故。如果短路點離變壓器有一定距離,就要考慮線路阻抗

              德力西根據線路預期短路電流的計算,選擇斷路器的分斷能力;準確計算線路的預期短路電流是一項極其繁瑣的工作。所以有一些誤差不太大,工程上可以接受的簡單計算方法:


      (1)對于10/0.4KV電壓等級的變壓器,可以認為高壓側短路容量無窮大(10KV側短路容量一般為200 ~ 400 MVA甚至更大,所以考慮無窮大時誤差小于10%)。


      (2)GB50054《低壓配電設計規范》第2.1.2條規定:“當短路點附近連接的電動機的額定電流之和超過短路電流的1%時,應計入電動機反饋電流的影響?!比绻搪冯娏鳛?0KA,取其1%應為300A。電機總功率約為150KW,此時包含的反饋電流為


      (3)變壓器阻抗電壓UK表示變壓器二次側短路。當次級側達到其額定電流時,初級側電壓是其額定電壓的百分比。因此,當一次電壓為額定電壓時,二次電流就是其預期的短路電流。


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


      (5)根據(3)中Uk的定義,二次側短路電流(三相短路)為I(3)中Uk的定義,二次側短路電流(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)以上計算均為變壓器出口短路時的電流值,這是最嚴重的短路事故。如果短路點離變壓器有一定距離,就要考慮線路阻抗,這樣短路電流就會減小。比如SL7系列變壓器(配電導體為三芯鋁電纜)容量為200KVA。變壓器出口短路時,三相短路電流I(3)為7210A。當短路點距離變壓器100米時,短路電流I(3)下降到4740A;當變壓器容量為100KVA時,變壓器出口短路電流為3616A。當距離變壓器100米時,短路電流為2440A。當距離100m時,短路電流分別是0m時的65.74%和67.47%。因此,用戶在設計時,應計算安裝場所(線路)的額定電流和那里可能出現的最大短路電流。根據以下原則,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斷能力≥線路的預期短路電流。所以在選擇斷路器時,不必放太多的余量,避免浪費。


              斷路器制造商確定的Ics值,以及所有符合上述標準的Icu分數均為有效合格產品。通用(框架)斷路器,大部分(并非所有規格)具有過載長延時、短路短延時、短路瞬態三種保護功能,可實現選擇性保護。因此,大多數干線(包括變壓器出口)使用它作為主(保護)開關,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功能(只有過載長延時和短路暫態),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,這種保護側重于其操作短路分斷能力。我們對此的理解是:切斷干線故障電流后更換斷路器是慎重的。干線停電會影響大量用戶,所以短路故障時需要兩個CO,并要求繼續承載一段時間的額定電流。但在分支線路中,極限短路電流分斷,重新組合分離后,其使命已經完成,不能再承載額定電流,可以更換新的(停電影響較小)。


              但無論是通用還是塑殼斷路器,都有三個重要的技術指標: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——國外采用旋轉雙斷(點)技術。我國DW45智能萬能斷路器的Ics在ICU為62.5% ~ 65%。國際上ABB的F系列和施耐德的M系列的Ics只有70%左右,而國內各種新型號的塑殼斷路器,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品的電氣間隙,電氣間隙的確定必須以低壓系統的絕緣配合為基礎,而絕緣配合的基礎是瞬時過電壓限制在規定的沖擊耐受電壓以內,系統中的電器或設備產生的瞬時過電壓也必須低于供電系統規定的沖擊電壓。因此:


      (1)電器的額定隔離電壓應≥供電系統的額定電壓。


      (2)電器的額定沖擊耐壓應≥供電系統的額定沖擊耐壓。


      (3)電器產生的瞬態過電壓應≤供電系統的額定沖擊耐受電壓。


              四極斷路器的應用至于四極斷路器的應用,目前國內還沒有國家標準或法規的使用硬性要求。雖然區域四極電器設計規范(斷路器)已經出臺,但關于是否安裝四極電器的爭論仍在繼續,近年來部分地區四極電器的使用已經蜂擁而至。每/Kloc我贊同一個觀點,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。在TN-C系統中,N線和保護線PE合二為一(PEN線)。出于安全考慮,任何時候都不允許斷開筆線,所以四極斷路器是絕對禁止的;


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


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


      (4)進入住宅的單相總開關應為雙極斷路器帶N極(維修時用作隔離開關)。


      (5)剩余電流保護器(leakage 斷路器)對于380/220V系統,中性線必須穿過保護器的零序電流互感器(芯),以防止220V負荷漏電流和誤動作。此時應選擇中性線的四極或兩極剩余電流保護器。


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