斷路器選型與配電距離的探討

摘要： 研究了配電距離和斷路器選型的關系。分析實際工程項目中采用雙拼電纜的配電回路的單相接地故障，探討電纜配電距離、短路電流和斷路器選型的可能性。分析在電纜配電回路中短路電流的不同情況，參考產品樣本和國家規范的要求，給出了配電電纜回路斷路器選型建議，可為設計優化提供理論依據。關鍵詞： 電氣設計; 配電電纜; 斷路器; 靈敏度校驗; 短路電流計算

中圖分類號： TU855文獻標志碼： A文章編號： 1674-8417（2024）07-0035-04

DOI： 10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.07.007

0引言

隨著我國社會經濟的不斷發展和城鎮化進程的不斷推進，建筑和建筑群的規模越來越龐大。一方面配電距離越來越遠，另一方面單臺設備（例如消防水泵、冷凍機組等）用電越來越大，大截面雙拼電纜應用也越來越普遍，相應的配電回路斷路器選型非常重要。

本文結合實際工程項目，對各種系統條件下配電回路中通過的短路電流進行分析，提出對斷路器脫扣裝置整定值的選取建議。

1工程情況

1.1工程概況

某商業綜合體，總建筑面積約為76萬m2，單體建筑高度最高為135 m，由商業、辦公樓、酒店等組成。

給排水專業根據GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統技術規范》［1］選定消火栓系統采用2臺90 kW消火栓泵，2臺水泵，一用一備;另外設置2臺110 kW噴淋泵，2臺水泵，一用一備。消防水泵房所需配電總功率為200 kW，消防水泵采用星三角降壓方式起動。

消防水泵房與變電所同層設置，對應變壓器為SCB14-1600型，阻抗電壓Uk為6%，系統接地型式為TN-S系統，從變電所低壓柜出線端到消防泵房配電柜進線端的供電距離約為80 m。

1.2斷路器、配電電纜選型

1.3短路電流計算

1.4壓降計算

2現場故障及其分析

2.1現場故障

現場完成設備安裝及調試后，通電運行中，變電所配電斷路器報警，工作人員手動切斷電源。故障為電纜發生單相接地故障導致。

2.2現場安裝情況及故障原因排查

2.3短路電流與靈敏度計算

2.4斷路器重新整定

2.5故障排除

現場排除隱患后再次進行通電，未發生報警情況且設備運行正常;在線路末端進行模擬單根電纜單相接地故障測試，斷路器及時且順利地分斷了供電回路，故障排除。

3電纜配電回路的斷路器選型建議

根據上述故障案例和計算結果可以得出結論，斷路器整定設計時，若為雙拼電纜，在進行靈敏度校驗時雙拼電纜中單根電纜發生單相接地短路的情況，此時短路電流較小，僅設置反時限過電流脫扣器和瞬時過電流脫扣器的兩段保護斷路器難以滿足靈敏度的要求，建議選用帶有短延時過電流脫扣器的三段保護斷路器。

配電回路的短路電流與配電距離有關聯性，即距離越長短路電流越小，超過一定長度之后，斷路器瞬動保護就難以滿足靈敏度的要求。

根據本文1.3節所示公式與線路相保電抗取值進行各種系統條件和配電距離下的斷路器靈敏度校驗，且雙拼電纜計算時均按末端單根電纜發生單相接地故障進行計算。800 kVA變壓器（Uk=6%）低壓斷路器選型與電纜配電距離表如表1所示。1 250 kVA變壓器（U_k=6%）低壓斷路器選型與電纜配電距離表如表2所示。2 000 kVA變壓器（U_k=8%）低壓斷路器選型與電纜配電距離表如表3所示。表中斷路器瞬動脫扣按Iset3=10Iset1，配電距離按滿足Id1≥1.3Iset3靈敏度要求;斷路器短延時脫扣按Iset2=5Iset1，配電距離按滿足Id1≥1.3Iset2靈敏度要求。

依據表1～表3所示，短延時脫扣比瞬動脫扣滿足靈敏度保護的配電距離大一倍，在項目較大供電距離較遠的項目中，變電所低壓配電斷路器建議采用三段保護。雙拼電纜出現單根電纜接地故障時，其對應的短路電流更小，需要特別關注。4結語

低壓配電柜出線回路的保護電器選擇不當，相應保護不能動作，可能發生觸電、消防事故等危及財產、人身安全的情況。本文對實際工程案例中配電回路故障進行分析，并對電纜配電的配電回路接地短路故障時斷路器的靈敏度進行校驗，給出電纜配電回路的斷路器選型建議，可供設計人員合理選擇。

［1］中華人民共和國住房和城鄉建設部.消防給水及消火栓系統技術規范：GB 50974—2014［S］.北京：中國計劃出版社，2014.

［2］中國建筑標準設計研究院.建筑電氣常用數據：19DX101-1［S］.北京：中國計劃出版社，2019.

［3］中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑設計防火規范：GB 50016—2014（2018版）［S］.北京：中國計劃出版社，2018.

［4］中華人民共和國住房和城鄉建設部.通用用電設備配電設計規范：GB 50055—2011［S］.北京：中國計劃出版社，2011.

［5］中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用供配電設計手冊［M］.4版.北京：中國電力出版社，2016.

［6］中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用供配電設計手冊［M］.3版.北京：中國電力出版社，2005.

收稿日期： 20240311

Study on the Relationship Between the Length of Distribution Circuits and

the Selection of Circuit-Breakers

SUN Lian，WU Yifan

［Tongji Architectural Design（Group） Co.， Ltd.， Shanghai 200092， China］

Abstract： This paper studies the relationship between the length of distribution circuits and the selection of the circuit-breakers.By analyzing the single-phase grounding faults in distribution circuits using double splicing cables in practical projects，this paper explores the possibility of cable distribution distance，short-circuit current，and circuit breaker selection.By the analysis of the different situations of short-circuit current in distribution circuits，referring to product samples and national standards，suggestions for selecting distribution cable circuit breakers are provided，which can provide theoretical basis for the optimal design.

Key words： electrical design; distribution cables; circuit-breaker; sensitivity verification; calculation of short circuit current