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(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確選擇電氣設(shè)備是保證配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電氣設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資、選擇合適的電氣設(shè)備。

1.工程配電系統(tǒng)

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

聯(lián)合變電所內(nèi)設(shè)有兩臺容量為1250kVA的配電變壓器，為制氫裝置的低壓負(fù)荷供電。

10kV和380V系統(tǒng)均采用單母線分段接線，正常時母線分段開關(guān)打開，兩段同時供電。當(dāng)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(fù)荷的需要。10kV、380V母線分段開關(guān)設(shè)自投裝置，可手動投切。

2.0.38kV低壓開關(guān)的選擇

工廠配電工程中最常見的負(fù)載有配電線路、電動機和家用照明類等3大類。與此相對應(yīng)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(zhì)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(guān)。

(1)配電保護型

根據(jù)短路電流不同選擇斷路器時，斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路的預(yù)期短路電流。斷路器的短路分?jǐn)嗄芰νǔＪ侵杆臉O限短路分?jǐn)嗄芰?。斷路器?個重要的短路電流分?jǐn)嗄芰χ笜?biāo)分別為極限短路分?jǐn)嗄芰Α⑦\行短路分?jǐn)嗄芰投虝r耐受電流。國內(nèi)低壓斷路器的運行短路分析能力絕大多數(shù)是小于它的極限短路分?jǐn)嗄芰Φ?。我國?biāo)準(zhǔn)GBI140482規(guī)定運行短路分?jǐn)嗄芰梢允菢O限短路分?jǐn)嗄芰?shù)值的25%、50%、75%和100%。設(shè)計人員在設(shè)計選用時要選擇符合斷路器的運行短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路預(yù)期短路電流來設(shè)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(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》P127表1，假定系統(tǒng)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(xiàn)提供的Id1max=9.78 KA，便可求的系統(tǒng)阻抗：Z系統(tǒng)=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(lián)低壓開關(guān)時，額定運行短路分段能力應(yīng)大于26.9kA，目前市場低壓開關(guān)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(yīng)工藝專業(yè)要求并配有軟啟動器。

3.接觸器的選擇

選擇接觸器時應(yīng)從其工作條件出發(fā)，主要考慮下列因素：(1)控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器。(2)接觸器的使用類別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致。(3)主觸頭的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)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(guī)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(dāng)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(yīng)大于或等于負(fù)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(xiàn)在控制380V、7.5kW電動機，屬于降容使用。

接觸器的選用應(yīng)按滿足被控制設(shè)備的要求進行，除額定工作電壓應(yīng)與被控設(shè)備的額定電壓相同外，被控設(shè)備的負(fù)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(jīng)濟性等是選擇的依據(jù)。

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(xiàn)過載、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)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(fā)揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。

本工程應(yīng)用中，電機回路統(tǒng)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(fēng)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(zhǔn)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(yīng)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(fā)揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。

5.漏電保護裝置的選擇

(1)形式的選擇：一般情況下，應(yīng)優(yōu)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(yīng)大于實際負(fù)荷電流。(3)極數(shù)的選擇：工廠配電若負(fù)載為三相三線，則選用三極的漏電保護器；若負(fù)載為三相四線，則應(yīng)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(yīng)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(dá)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(yīng)大于0.1s，否則對人身安全仍有威脅。

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

6.結(jié)束語

實際工程應(yīng)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(guān)，它們的選擇需要結(jié)合諸多因素的計算和考慮的結(jié)果，只有全面充分平衡這些條件，設(shè)計、選用的低壓電器才是最合理的。