淺談低壓網絡短路電流在設計中的應用

顏妍 程曉東

1河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）2開封新楓華置業有限公司（475004）

淺談低壓網絡短路電流在設計中的應用

顏妍1程曉東2

1河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）2開封新楓華置業有限公司（475004）

在三相交流系統中可能發生的短路故障主要有三相短路，兩項短路和單相短路。一般10 kV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發熱條件和校驗其電壓損耗來選擇導線和電纜截面，對于一些遠距離供電設備，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

為保證供電系統安全、可靠、優質、經濟地運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足下列條件：

1）發熱條件。導線和電纜在通過正常最大負荷電流即計算電流時產生的發熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。

2）電壓損耗條件。導線和電纜在通過正常最大負荷電流即計算電流時產生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。

3）短路電流。短路電流計算用以校驗電氣設備的動穩定、熱穩定及分斷能力，整定繼電保護裝置。

1 短路點的選擇

驗算電纜的熱穩定時，短路點按下述情況確定：

1）不超過制造長度的單根電纜，短路發生在電纜的末端。2）中間接頭的電纜，短路發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，短路發生在并列點后。

2 實際應用舉例

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，接至此皮帶機的電纜型號求解如下。

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

2）根據電機起動時線路允許電壓損失百分數U%=10，對于各種類型截面的電纜，電阻和電抗值在《工業與民用配電設計手冊》第三版中表9-78中能查出，電機起動時功率因數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算過程，可得出結論對于4 kW電機，選用4 m×4 m的電纜Lmax=149 m。按說結果滿足題中22 m的要求,但是對于較遠距離的電機，我們需要核算一下單相接地故障電流。

3）當選用4 m×4 m的電纜時計算單相接地故障電流，計算公式詳見《工業與民用配電設計手冊》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。

油泵電機處的短路點阻抗：

設計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，當發生單相接地故障時，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。

當選用4 m×6 m的電纜時，MCC柜UB到4 kW油泵電機為線路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。

當發生單相接地故障時，斷路器的瞬時過電流脫扣器會動作，符合選擇性要求，所以應選用4 m× 6 m的電纜。

3 小結

對于TN-S系統，在發生接地故障時，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的斷路器，這種方式多用于安全防護要求高的場所,在末端電路裝設剩余電流動作保護器，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電路。具體方案需從實際情況和工程造價等多方面來考慮。

[1]GB 15544—1995,三相交流系統短路電流計算[S]. [2]GB 50054—95,低壓配電設計規范[S].

[3]GB 50052—2009,供配電系統設計規范[S].