低壓隔離開關選擇應注意的問題

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

隔離開關是可以接通負荷電流、短路電流和分斷負荷電流而不能分斷短路電流且具有隔離功能的低壓電器元件,在低壓配電設計中有著廣泛的應用[1-2]。在隔離開關的選型中,許多工程技術人員一般側重按額定電流Ir選擇,即Ir≥1.25Ic(其中Ic為回路計算電流,1.25為裕量系數(shù)[1]),卻容易忽視其短路特性的校驗,造成產品選型錯誤。

本文結合高層住宅設計實例,詳細說明按參數(shù)額定短路接通能力Icm和額定短時耐受電流Icw選擇隔離開關的方法。

1 術語定義

根據(jù)GB 14048.1—2012《低壓開關設備和控制設備 第1部分:總則》[3](簡稱總則)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,該值用最大預期電流峰值來表示;隔離開關的額定短時耐受電流Icw是制造廠規(guī)定的,在國家標準GB 14048.1—2012第8.3.5.1條試驗條件下,能夠短時承受而不發(fā)生任何損壞的電流值。短時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)時間應為1 s。對于交流,額定短時耐受電流值是指交流分量有效值。

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

2 具體計算實例

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

圖1 計算實例示意

假設電源容量無限大,忽略系統(tǒng)阻抗,即ZS=0;假設變壓器容量為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[2],計算的電梯機房電源箱進線處K點短路電流為

(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。

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

(2)Icm的校驗。選擇電梯機房進線處的隔離開關時,除滿足額定電流不小于計算電流外,還應滿足Icm≥ip。目前,低壓電器廠家普遍生產導軌安裝的模數(shù)化小型隔離開關產品,此類產品一般額定電流最大為125 A(不少廠家為100 A),但Icm值普遍不超過2 000 A,如表1、表2所示,甚至不少廠家未給出相關數(shù)據(jù)。

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

表2 ABB(中國)有限公司產品相關數(shù)據(jù)

如只按計算電流選擇此類產品,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產品系列中選擇滿足要求的型號。

(3)Icw的校驗。隔離開關上級斷路器瞬動脫扣元件提供短路保護,根據(jù)以上計算結果,短路電流IK=2.502 kA。校驗時需滿足:

Qt≤Qn

(2)

式中:Qt——短路產生的熱效應,A2s;

常熟開關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,查相應曲線得,K點處Qt≈4×103A2s。

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

圖2 常熟開關制造有限公司塑殼斷路器的允通曲線

3 結 語

通過具體計算,給出隔離開關短路參數(shù)校驗

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

[1]民用建筑電氣設計規(guī)范:JGJ16—2008[S].

[2]中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司.工業(yè)與民用供配電設計手冊[S].4版.北京:中國電力出版社,2016.

[3]低壓開關設備和控制設備第1部分:總則:GB14048.1—2012[S].