淺談低壓電器的選擇

北京石油化工工程有限公司西安分公司 張 琳西安供電局運維檢修部 張 滿

低壓電器選擇是低壓配電設計的主要內容之一，正確選擇電氣設備是保證配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行電氣設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩妥地采用新技術，并注意節省投資、選擇合適的電氣設備。

1.工程配電系統

該制氫裝置的10kV用電負荷，包括2臺配電變壓器和5臺10kV電動機，由聯合變電所直供。

聯合變電所內設有兩臺容量為1250kVA的配電變壓器，為制氫裝置的低壓負荷供電。

10kV和380V系統均采用單母線分段接線，正常時母線分段開關打開，兩段同時供電。當兩路電源中的一路中斷供電時，另一路電源能滿足兩段全部一、二級用電負荷的需要。10kV、380V母線分段開關設自投裝置，可手動投切。

2.0.38kV低壓開關的選擇

工廠配電工程中最常見的負載有配電線路、電動機和家用照明類等3大類。與此相對應的便有配電保護型、電動機保護型和家用類保護型的斷路器。這三類斷路器的保護性質和保護特性是不相同的。本文重點討論配電保護型、電動機保護型低壓開關。

(1)配電保護型

根據短路電流不同選擇斷路器時，斷路器的短路分斷能力≥線路的預期短路電流。斷路器的短路分斷能力通常是指它的極限短路分斷能力。斷路器有3個重要的短路電流分斷能力指標分別為極限短路分斷能力、運行短路分斷能力和短時耐受電流。國內低壓斷路器的運行短路分析能力絕大多數是小于它的極限短路分斷能力的。我國標準GBI140482規定運行短路分斷能力可以是極限短路分斷能力數值的25%、50%、75%和100%。設計人員在設計選用時要選擇符合斷路器的運行短路分斷能力≥線路預期短路電流來設計。

如圖1所示，該工程選用10/0.4kV，Ud%=6，容量為1250kVA的配電變壓器，由上級用戶提供的短路電流為Id1max=9.78KA，Id1min=7.60kA。

一般在不提供10kV短路電流情況下，可根據《工業與民用配電設計手冊》P127表1，假定系統無窮大阻抗時粗略的算出短路電流：

Id2=144.3/（6/1.25）=30.0 kA

現提供的Id1max=9.78 KA，便可求的系統阻抗：Z系統=5.5/9.78=0.56

Z總=6/1.25+0.56=5.36

最終求得比較精確的三相短路電流值：Id2=144.3/5.36=26.9kA

故在選擇進線、母聯低壓開關時，額定運行短路分段能力應大于26.9kA，目前市場低壓開關分段能力有35kA，50kA都適用于本工程，但由于目前市場價格差異不大，故選用MT25N2，MIC6.0型斷路器。此斷路器具有長、短延時、瞬時、接地故障等保護功能，額定電流為2500A，額定工作電壓為AC400V，開斷能力50kA。

(2)電動機保護型

低壓斷路器主要用于線路的過載、短路、失壓、欠壓及漏電保護，也可用于不頻繁啟動的小型低壓電動機的保護及操作。

如本制氫裝置中，冷凝水泵為7.5kW，采用NSX100H，磁脫扣器MA25斷路器。除氧水泵160kW，采用NSX400H，電子脫扣器MIC6.3，應工藝專業要求并配有軟啟動器。

3.接觸器的選擇

選擇接觸器時應從其工作條件出發，主要考慮下列因素：(1)控制交流負載應選用交流接觸器。(2)接觸器的使用類別應與負載性質相一致。(3)主觸頭的額定工作電流應大于或等于負載電路的電流；還要注意的是接觸器主觸頭的額定工作電流是在規定的條件下（額定工作電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當實際使用條件不同時，這個電流值也將隨之改變。(4)主觸頭的額定工作電流應大于或等于負載電路的電壓。

例如本制氫裝置中冷凝水泵功率為7.5kW，選用LC1-D25型交流接觸器。該電機計算電流13.4A，接觸器額定電流25A，按一般AC-3工作類別，該交流接觸器可控制380V電動機功率為10kW，現在控制380V、7.5kW電動機，屬于降容使用。

接觸器的選用應按滿足被控制設備的要求進行，除額定工作電壓應與被控設備的額定電壓相同外，被控設備的負載功率、使用類別、操作頻率、工作壽命、安裝方式及尺寸以及經濟性等是選擇的依據。

4.電動機保護器的選擇

電機保護器的作用是給電機全面的保護，在電機出現過載、缺相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉子偏心時，予以報警或保護的裝置。電機保護器既能使電動機充分發揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。

本工程應用中，電機回路統一考慮采用電機保護器作為保護電器。例如一臺冷凝水泵功率為7.5kW，該電機計算電流13.4A，按照廠家速查表選用選用ARD3-25型智能電機保護器。另一臺空氣風機功率為75kW，該電機計算電流134A，選配ARD3-250型智能電機保護器。

表1 常用基準值（Sj=100MVA）

圖1

由于熱繼電器脫扣等級比較低，一般只用于保護電動機的過載，保護功能單一，近年來化工廠則更多應用保護功能齊全的電機保護器。電機保護器既能使電動機充分發揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。

5.漏電保護裝置的選擇

(1)形式的選擇：一般情況下，應優先選擇電流型電磁式漏電保護器，以求有較高的可靠性。(2)額定電流的選擇：漏電保護器的額定電流應大于實際負荷電流。(3)極數的選擇：工廠配電若負載為三相三線，則選用三極的漏電保護器；若負載為三相四線，則應選用四極漏電保護器。(4)額定漏電動作電流的選擇(即靈敏度選擇)：為了使漏電保護器真正起到保安作用，其動作必須正確可靠，即應該具有合適的靈敏度和動作的快速性。快速性是指通過漏電保護器的電流達到動作電流時，能否迅速地動作，合格的漏電保護器的動作時間不應大于0.1s，否則對人身安全仍有威脅。

如工程設置的一個三相插座，考慮檢修負荷10KW，采用In=32A，CH2L-63C32/330mA三相帶漏電保護的開關裝置。單相插座則可采用In=25A，CH2L-63C25/1P+N 30mA兩相漏電開關。

6.結束語

實際工程應用中，低壓電器元件之間的相互配合也很重要，如電機保護器和低壓斷路器之間的保護功能的配合，本文因為篇幅有限未涉及。

總之，低壓電器是大家非常熟悉的電器開關，它們的選擇需要結合諸多因素的計算和考慮的結果，只有全面充分平衡這些條件，設計、選用的低壓電器才是最合理的。