低壓配電系統(tǒng)短路電流極端和保護(hù)配合問(wèn)題研究

呂文峰 張永昌

摘 ?要：低壓配電系統(tǒng)短路電流極端以及保護(hù)配合問(wèn)題作為重要的安全防護(hù)課題，一旦低壓配電系統(tǒng)短路，或者出現(xiàn)相關(guān)的故障時(shí)，保護(hù)裝置都需要迅速的采取一定的保護(hù)措施防止意外的發(fā)生，這種保護(hù)機(jī)制能否起到作用，關(guān)鍵在于短路電流的大小和保護(hù)裝置是否穩(wěn)定，對(duì)于住宅等民用建筑來(lái)說(shuō)，這個(gè)技術(shù)不難做到，只要按照發(fā)熱的條件和電壓的損失等要求，就可以實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng);保護(hù)配合;短路電流

中圖分類(lèi)號(hào)：TM713 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）06-0085-01

1 ?低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

TN-C系統(tǒng)是工業(yè)上比較常用的低壓配電系統(tǒng)，這種系統(tǒng)實(shí)際上是通過(guò)零線形成的單獨(dú)相接的短路電流的回路，也就是常說(shuō)的接零保護(hù)。

而且這種回路，可以使得線路在故障發(fā)生的時(shí)候，可以保護(hù)系統(tǒng)能夠第一時(shí)間發(fā)生作用，隔離故障的影響，減少故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，人力物力的損失。

一般使用斷路器（空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)），以及熔斷器做為低壓配電線路的保護(hù)裝置。一旦低壓配電系統(tǒng)短路或者出現(xiàn)相關(guān)的故障時(shí)，保護(hù)裝置都要迅速的采取一定的保護(hù)措施，防止意外的發(fā)生，這種保護(hù)機(jī)制能否起到作用，關(guān)鍵在于短路電流的大小和保護(hù)裝置是否穩(wěn)定，這對(duì)于裝置的設(shè)計(jì)提出了一定的要求，要將兩者有效地配合。

1.1 ?要符合支持?jǐn)嗦菲鞯姆謹(jǐn)嗄芰?/p>

如果斷路器的分?jǐn)鄷r(shí)間>0.02 s時(shí)，斷路器的極限分?jǐn)嗄芰Γ瑧?yīng)該≥被保護(hù)線路的三相短路電流的周期分量有效值。而另一種情況就是，如果斷路器的分?jǐn)鄷r(shí)間<0.02 s時(shí)，斷路器的開(kāi)斷電流要大于等于短路第一周期內(nèi)的全電流有效值。

上述情況中，如果斷路器的分?jǐn)嗄芰x小，當(dāng)被保護(hù)線路，出現(xiàn)三相短路故障的時(shí)候，斷路器分?jǐn)嗖涣耍粌H會(huì)燒毀該斷路器，還可能影響到母線，使得后果更加嚴(yán)重，或是造成大面積的停電，另一方面，也不可以過(guò)分選大斷路器，一同接在母線上的斷路器數(shù)量很多，不同分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲麟m然是同型號(hào)和規(guī)格的，但是價(jià)格相差很多，不利于節(jié)省資金投入。

因此，滿(mǎn)足斷路器的分?jǐn)嗄芰Γ粌H關(guān)系到供電的可靠性、安全性，還關(guān)系到經(jīng)濟(jì)性。

1.2 ?要滿(mǎn)足動(dòng)作的選擇性

在這一方面上可作出如下調(diào)整：

①提高上級(jí)斷路器的整定值，使其高于下級(jí)配電線路，其中，整定值的范圍應(yīng)保持在整個(gè)回路的最大短路電流值之上。

②將上、下級(jí)斷路器的整定周期分別設(shè)計(jì)成0.2 s與0.4 s，使它們的級(jí)差為0.2 s。

③若有要求需對(duì)整個(gè)回路進(jìn)行過(guò)流保護(hù)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)讓變壓器低壓一側(cè)的母線，能夠在穩(wěn)定電流的作用之下，實(shí)現(xiàn)單相接地，同時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)高壓側(cè)保護(hù)裝置短路電流的值為1.5倍過(guò)流保護(hù)整定值。

2 ?短路電流的計(jì)算

2.1 ?計(jì)算電路

我們?cè)谟?jì)算短路電流的值的時(shí)候，一般情況下，給予假設(shè)供電電源處于一個(gè)無(wú)窮大的條件下，就低壓配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它和高壓供電系統(tǒng)的區(qū)別，就在于它的變壓器，線路等元件的電阻值，通常情況下是不可以忽略的。一旦忽略，就會(huì)造成很大的誤差，影響到整個(gè)系統(tǒng)的功能。具體計(jì)算電路如圖1、圖2所示。

2.2 ?計(jì)算式

歸算到低壓倒（0.4 kV）的高壓系統(tǒng)阻抗值（單位：mΩ）。

2.3 ?短路數(shù)值

2.3.1 ?三相短路電流

2.3.2 ?單相接地短路電流

2.3.3 ?短路電流沖擊值

2.3.4 ?短路全電流最大有效值

3 ?短路電流計(jì)算的分析

3.1 ?路電流最大值和最小值的求解

在計(jì)算短路電流的時(shí)候，要先求出電流短路時(shí)候的最大短路電流，用其檢測(cè)電氣設(shè)備的熱、動(dòng)穩(wěn)定，以及他們的分?jǐn)嗄芰Α?/p>

整定繼電保護(hù)裝置，同時(shí)，也要計(jì)算出最小的短路電流值，短最小短路電流值可以用作檢驗(yàn)繼電保護(hù)裝置靈敏度，以及作為檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的根據(jù)。在220/380 V網(wǎng)絡(luò)中，一般來(lái)說(shuō)最大的短路電流是三相短路電流，當(dāng)配電線路達(dá)到一定的長(zhǎng)度，產(chǎn)生的線路阻抗對(duì)電流產(chǎn)生的作用是不能忽略不計(jì)的。而一般來(lái)說(shuō)，最小的短路電流值出現(xiàn)在以末端相接的故障電流處。

3.2 ?變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗的影響

10 kV一般用作客戶(hù)端配電所，一般可以引自上級(jí)區(qū)域的變電站。因而區(qū)域配電站10 kV電源線路阻抗以及10 kV母線段短路容量，是計(jì)算變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗的關(guān)鍵參數(shù)。

3.3 ?電線路過(guò)長(zhǎng)時(shí)存在問(wèn)題及處理措施

在建筑工程中，一般的低壓配電線路都比較短，而配電線路的末端，接地故障電流偏大。因而通常使用斷路器的瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器，同時(shí)也做接地故障保護(hù)。這種方法也是比較容易實(shí)現(xiàn)的。而局部線路在不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可以提高加大線路的橫截面、減少瞬時(shí)過(guò)電流、脫扣器整定電流等方法，來(lái)滿(mǎn)足單相接地故障保護(hù)的要求。而對(duì)于市政工程而言，因?yàn)橛秒娫O(shè)備十分散亂、路徑長(zhǎng)、低壓配電線路在一般情況下都可以達(dá)到500 m。

3.4 ?配電線路單相接地故障保護(hù)整定

在用配電箱過(guò)電流保護(hù)電器的時(shí)候，故障電流不能被切斷，需單獨(dú)裝設(shè)置接地故障保護(hù)電器，使用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，作為保護(hù)電器，為避免誤動(dòng)作，斷路器剩余電流保護(hù)整定值應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)線路，以及設(shè)備的泄漏電流總和的2.5～4倍左右。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

TN-C系統(tǒng)的工作零線不但要通過(guò)單相負(fù)載電流、短路電流以及三相不平衡電流，除此之外，還需要承受意外故障的沖擊電流，零線工作的負(fù)擔(dān)在某種程度上又加重了。因此，在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，工作零線斷線的可能性是非常高的，而在斷線以后，負(fù)載側(cè)的中心線對(duì)地電壓可以達(dá)到相電壓。這就會(huì)導(dǎo)致安全隱患的出現(xiàn)，比如觸電。而在工程中要想實(shí)現(xiàn)和達(dá)到三相平衡，就需要保證工作零線中沒(méi)有電流的通過(guò)。但是實(shí)際中這一點(diǎn)是很難達(dá)到和實(shí)現(xiàn)，如果使用TN-S系統(tǒng)，那么工作零線只通過(guò)單相負(fù)載電流，以及三相不平衡電流。護(hù)零線，確保零線只做接零使用。而只通過(guò)短路電流就可以極大程度的加強(qiáng)供電的安全性以及可靠性，避免觸電等安全隱患以及帶來(lái)的巨大損失。

參考文獻(xiàn)：

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