淺談低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

顏妍 程曉東

1河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）2開封新楓華置業(yè)有限公司（475004）

淺談低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

顏妍1程曉東2

1河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）2開封新楓華置業(yè)有限公司（475004）

在三相交流系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路故障主要有三相短路，兩項(xiàng)短路和單相短路。一般10 kV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件和校驗(yàn)其電壓損耗來選擇導(dǎo)線和電纜截面，對于一些遠(yuǎn)距離供電設(shè)備，還需考慮短路電流。

電纜截面；短路電流；接地故障電流；載流量

為保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時必須滿足下列條件：

1）發(fā)熱條件。導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即計(jì)算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時的最高允許溫度。

2）電壓損耗條件。導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即計(jì)算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。

3）短路電流。短路電流計(jì)算用以校驗(yàn)電氣設(shè)備的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及分?jǐn)嗄芰?，整定繼電保護(hù)裝置。

1 短路點(diǎn)的選擇

驗(yàn)算電纜的熱穩(wěn)定時，短路點(diǎn)按下述情況確定：

1）不超過制造長度的單根電纜，短路發(fā)生在電纜的末端。2）中間接頭的電纜，短路發(fā)生在每一縮減電纜截面的線段首段；電纜線段為等截面時，則短路發(fā)生在下一段電纜的首段，即第一個中間接頭處。3）無中間接頭的并列連接的電纜，短路發(fā)生在并列點(diǎn)后。

2 實(shí)際應(yīng)用舉例

某車間電力室的變壓器為S9系列10/0.4 kV 1 250 kVA，D,yn11連接，車間內(nèi)MCC柜UA供電給另一子車間MCC柜UB,供電距離450 m，子車間有一4 kW油泵，供電距離22 m，接至此皮帶機(jī)的電纜型號求解如下。

1）先按發(fā)熱條件和電壓損耗選擇計(jì)算電纜截面，各種電纜型號的載流量在《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》第三版中表9-34/35中能查出。其校正系數(shù)在《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》第三版中表9-17～27中有具體介紹，根據(jù)綜合情況考慮可得出K值，K=Kt×K2，Kt為溫度系數(shù)，K2為敷設(shè)方式系數(shù)，此處我們就不一一列出，計(jì)算結(jié)果K≈0.626，實(shí)際載流量Id=Imax×K。

2）根據(jù)電機(jī)起動時線路允許電壓損失百分?jǐn)?shù)U%=10，對于各種類型截面的電纜，電阻和電抗值在《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》第三版中表9-78中能查出，電機(jī)起動時功率因數(shù)cosφ=0.5，可得到sinφ=0.866。再從手冊查出R’，X’，帶入下面公式

此處我們不一一列出計(jì)算過程，可得出結(jié)論對于4 kW電機(jī)，選用4 m×4 m的電纜Lmax=149 m。按說結(jié)果滿足題中22 m的要求,但是對于較遠(yuǎn)距離的電機(jī)，我們需要核算一下單相接地故障電流。

3）當(dāng)選用4 m×4 m的電纜時計(jì)算單相接地故障電流，計(jì)算公式詳見《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》第三版中第四章，變壓器的阻抗查表4-22,R=1.23（Ω/km),X=5.63（Ω/km)。變壓器到MCC柜母排UA為線路L1,查表4-24，R1=0.056（Ω/km)，X1=0.34（Ω/km)L1=0.01 km。MCC柜UA到子車間MCC柜電纜UB為線路L2，查表4-25，R2=0.037（Ω/km)，X2=0.023（Ω/km)L2=0.45 km。MCC柜UB到4kW油泵電機(jī)為線路L3,查表4-25，R3=21.15（Ω/km)，X3=0.2（Ω/km)L3=0.022 km。

油泵電機(jī)處的短路點(diǎn)阻抗：

設(shè)計(jì)中油泵的上級斷路器選的是HM3H-100/ 16Z/220/2過載長延時整定電流Ir1=In=16 A；短路瞬時電流Ir3=500 A，由此可知，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，斷路器的瞬時過電流脫扣器不會動作，不符合選擇性要求，因此需要增大電纜截面。

當(dāng)選用4 m×6 m的電纜時，MCC柜UB到4 kW油泵電機(jī)為線路L3,查表4-25，R3=14.1（Ω/ km)，X3=0.2（Ω/km)L3=0.022 km。

代入上述公式，可得Z’≈0.355（Ω/km)單相接地故障電流K’=220/Z≈619A。

當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，斷路器的瞬時過電流脫扣器會動作，符合選擇性要求，所以應(yīng)選用4 m× 6 m的電纜。

3 小結(jié)

對于TN-S系統(tǒng)，在發(fā)生接地故障時，和下級熔斷器、斷路器之間很難有選擇性。上級可選用帶接地故障保護(hù)的斷路器，這種方式多用于安全防護(hù)要求高的場所,在末端電路裝設(shè)剩余電流動作保護(hù)器，以減少非選擇性切斷電路，也可選擇上述的加大電纜截面來保護(hù)電路。具體方案需從實(shí)際情況和工程造價等多方面來考慮。

[1]GB 15544—1995,三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算[S]. [2]GB 50054—95,低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB 50052—2009,供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].