賈 玉 龍

(河北九易莊宸科技股份有限公司, 河北 石家莊 050000)

0 引 言

隔離開關(guān)是可以接通負(fù)荷電流、短路電流和分?jǐn)嘭?fù)荷電流而不能分?jǐn)喽搪冯娏髑揖哂懈綦x功能的低壓電器元件,在低壓配電設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用[1-2]。在隔離開關(guān)的選型中,許多工程技術(shù)人員一般側(cè)重按額定電流Ir選擇,即Ir≥1.25Ic(其中Ic為回路計(jì)算電流,1.25為裕量系數(shù)[1]),卻容易忽視其短路特性的校驗(yàn),造成產(chǎn)品選型錯(cuò)誤。

本文結(jié)合高層住宅設(shè)計(jì)實(shí)例,詳細(xì)說(shuō)明按參數(shù)額定短路接通能力Icm和額定短時(shí)耐受電流Icw選擇隔離開關(guān)的方法。

1 術(shù)語(yǔ)定義

根據(jù)GB 14048.1—2012《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分:總則》[3](簡(jiǎn)稱總則)定義,額定短路接通能力Icm是制造廠規(guī)定的,在額定工作電壓、額定頻率和規(guī)定的功率因數(shù)下電器的短路接通能力值,該值用最大預(yù)期電流峰值來(lái)表示;隔離開關(guān)的額定短時(shí)耐受電流Icw是制造廠規(guī)定的,在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 14048.1—2012第8.3.5.1條試驗(yàn)條件下,能夠短時(shí)承受而不發(fā)生任何損壞的電流值。短時(shí)耐受電流值不得小于12倍最大額定工作電流,除非制造廠另有規(guī)定,通電持續(xù)時(shí)間應(yīng)為1 s。對(duì)于交流,額定短時(shí)耐受電流值是指交流分量有效值。

額定短路接通能力Icm是指在隔離開關(guān)斷開的條件下,下級(jí)電路存在未經(jīng)人員發(fā)現(xiàn)和排除的短路狀態(tài)或接線,而此時(shí)隔離開關(guān)合閘,隔離開關(guān)承受峰值短路電流ip。額定短時(shí)耐受電流Icw是指下級(jí)線路發(fā)生短路故障時(shí),下級(jí)隔離開關(guān)承受的短時(shí)短路電流,在上級(jí)短路保護(hù)裝置未完全切斷短路故障之前隔離開關(guān)不致?lián)p壞。額定短時(shí)耐受電流Icw是隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定參數(shù)。

2 具體計(jì)算實(shí)例

(1) 計(jì)算條件。某高層住宅建筑高h(yuǎn)=80 m,小區(qū)變電所至住宅單體配電間電纜(長(zhǎng)度L1)為WDZ-YJY-4×150,單體配電間至屋頂電梯機(jī)房電源箱配電電纜(長(zhǎng)度L2)為WDZ-YJY-4×25+E16,考慮水平距離,假定L1=L2=100 m。計(jì)算實(shí)例示意如圖1所示。

圖1 計(jì)算實(shí)例示意

假設(shè)電源容量無(wú)限大,忽略系統(tǒng)阻抗,即ZS=0;假設(shè)變壓器容量為1 000 kVA,ΔUk=6%,查得XT=9.15 mΩ,RT=1.87 mΩ;L1段電纜:XL1=0.077 9 mΩ/m,RL1=0.123 8 mΩ/m;L2段電纜:RL2=0.743 Ω/m,XL2=0.083 3 Ω/m。

根據(jù)參考文獻(xiàn)[2],計(jì)算的電梯機(jī)房電源箱進(jìn)線處K點(diǎn)短路電流為

(1)

其中Zk=[(1.87+100×0.123 8+100×0.743)2+(9.15+100×0.077 9+100×0.083 3)2]1/2=92.085 mΩ。

以上計(jì)算忽略系統(tǒng)阻抗、低壓母線阻抗,所得結(jié)果略偏大,但不影響選型結(jié)果。

(2)Icm的校驗(yàn)。選擇電梯機(jī)房進(jìn)線處的隔離開關(guān)時(shí),除滿足額定電流不小于計(jì)算電流外,還應(yīng)滿足Icm≥ip。目前,低壓電器廠家普遍生產(chǎn)導(dǎo)軌安裝的模數(shù)化小型隔離開關(guān)產(chǎn)品,此類產(chǎn)品一般額定電流最大為125 A(不少?gòu)S家為100 A),但I(xiàn)cm值普遍不超過(guò)2 000 A,如表1、表2所示,甚至不少?gòu)S家未給出相關(guān)數(shù)據(jù)。

表1 北京北元電器有限公司BM65G-100系列產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)

表2 ABB(中國(guó))有限公司產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)

如只按計(jì)算電流選擇此類產(chǎn)品,顯然不能滿足Icm≥3.608 kA的要求。因此,需從尺寸較大的隔離開關(guān)產(chǎn)品系列中選擇滿足要求的型號(hào)。

(3)Icw的校驗(yàn)。隔離開關(guān)上級(jí)斷路器瞬動(dòng)脫扣元件提供短路保護(hù),根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,短路電流IK=2.502 kA。校驗(yàn)時(shí)需滿足:

Qt≤Qn

(2)

式中:Qt——短路產(chǎn)生的熱效應(yīng),A2s;

常熟開關(guān)制造有限公司塑殼斷路器的允通曲線如圖2所示。

若選擇CM3-100C(100 A)系列,查相應(yīng)曲線得,K點(diǎn)處Qt≈4×103A2s。

需要指出的是,上級(jí)斷路器的允通能量是決定下級(jí)Icw參數(shù)的關(guān)鍵,選擇特定的斷路器,并向廠家索取所選斷路器的允通曲線,才能查表計(jì)算得出Icw。

圖2 常熟開關(guān)制造有限公司塑殼斷路器的允通曲線

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)具體計(jì)算,給出隔離開關(guān)短路參數(shù)校驗(yàn)

的方法,但要注意實(shí)際工程中計(jì)算條件均不相同。工程實(shí)踐中,曾查閱多家國(guó)內(nèi)低壓電器廠商樣冊(cè),不少未給出導(dǎo)軌安裝的模數(shù)化小型隔離開關(guān)產(chǎn)品的額定短路接通能力參數(shù),給工程技術(shù)人員及用戶的選型帶來(lái)不便,但生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品樣冊(cè)中還是列出其額定短時(shí)耐受電流,且均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 14048.3—2008中額定短時(shí)耐受電流不小于12倍最大額定工作電流的規(guī)定(通電持續(xù)時(shí)間為1 s)。一般情況下,模數(shù)化小型隔離開關(guān)適用于配線為較小截面且配電距離長(zhǎng)的終端照明類配電箱。

[1]民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范:JGJ16—2008[S].

[2]中國(guó)航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司.工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].4版.北京:中國(guó)電力出版社,2016.

[3]低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分:總則:GB14048.1—2012[S].