低壓交流斷路器分?jǐn)嗄芰Φ倪x擇

張 元

(中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)聯(lián)合工程有限公司，武漢 430077)

0 引言

供配電設(shè)計(jì)中斷路器的選擇是供配電保護(hù)最重要的環(huán)節(jié)，斷路器的特性包括主體形式、主電路的額定值和極限值、短路特性、控制電路、輔助電路、脫扣形式、操作電壓等。尤其是建筑單體或生產(chǎn)車(chē)間的變配電室低壓配電柜內(nèi)的斷路器，短路特性的正確選擇非常重要。

1 低壓斷路器分?jǐn)嗄芰?/h2>

低壓斷路器分?jǐn)嗄芰Ψ譃椋?1)“額定極限分?jǐn)嗄芰?Icu)”，為按規(guī)定的實(shí)驗(yàn)程序所規(guī)定的條件，不包括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分?jǐn)嗄芰Γ?2)“額定運(yùn)行分?jǐn)嗄芰?Ics)”，為按規(guī)定的實(shí)驗(yàn)程序所規(guī)定的條件，包括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分?jǐn)嗄芰?。無(wú)論是Icu還是Ics，斷路器的短路分?jǐn)嗄芰?，都是周期分量有效值?/p>

目前供配電常用的低壓斷路器有框架斷路器、塑殼斷路器、微型斷路器。下面以某國(guó)產(chǎn)低壓斷路器系列為例進(jìn)行說(shuō)明。

2 低壓斷路器分?jǐn)嗄芰Φ倪x擇

變壓器低壓側(cè)主出線斷路器一般采用框架斷路器，分?jǐn)嗄芰?yīng)按照變壓器低壓出口處短路電流來(lái)選擇。對(duì)于變配電室內(nèi)低壓出線配電柜內(nèi)斷路器，因經(jīng)過(guò)了低壓配電母排，短路電流則略低于變壓器出口處短路電流，故此處斷路器分?jǐn)嗄芰ㄗh按照變壓器出口處短路電流來(lái)選擇；而變配電室外的二、三級(jí)配電柜、箱處的斷路器分?jǐn)嗄芰t需計(jì)算短路點(diǎn)短路電流來(lái)確定。

當(dāng)斷路器開(kāi)斷的短路電流>額定運(yùn)行分?jǐn)嗄芰cs，且<額定極限分?jǐn)嗄芰cu時(shí)，斷路器能正常開(kāi)斷故障電流，但開(kāi)斷后需更換該斷路器，而開(kāi)斷的電流低于額定運(yùn)行分?jǐn)嗄芰cs，斷路器還可正常使用。當(dāng)短路電流>該處斷路器額定極限分?jǐn)嗄芰cu時(shí)，可能造成無(wú)法正常開(kāi)斷，使事故擴(kuò)大。所以對(duì)于變壓器出口處、主干線路保護(hù)斷路器，宜按照Ics>預(yù)期短路電流來(lái)選擇；而對(duì)支線回路或非重要負(fù)荷，則為了降低造價(jià)，宜按照Icu>預(yù)期短路電流來(lái)選擇。

單變壓器的低壓系統(tǒng)，低壓配電斷路器的分?jǐn)嗄芰x擇較為簡(jiǎn)單。根據(jù)供電部門(mén)給出的供電系統(tǒng)高壓側(cè)的短路容量計(jì)算變壓器低壓側(cè)的短路電流即可，若供電部門(mén)沒(méi)有提供，建議按照短路容量無(wú)窮大來(lái)考慮，變壓器低壓出口處的三相短路電流周期分量有效值可以采用“額定電流/變壓器阻抗電壓(Uk%)”來(lái)得出。阻抗電壓(Uk%)表示變壓器內(nèi)阻抗的大小，指當(dāng)變壓器二次繞組短路，一次繞組流通額定電流而需施加的電壓。

某國(guó)產(chǎn)低壓斷路器系列分段能力 表1

微型斷路器MCB-63:Icu/kA=10;Ics/kA=7.5

舉例：10kV供電系統(tǒng)，上端短路容量按無(wú)窮大考慮，2 000kVA干式變壓器，Uk%=6。

低壓側(cè)的三相短路電流Ik=100Ie/Uk%=100×2 887/6=48kA

則低壓斷路器查表1選擇，安全合理。Icu=50kA>48kA，此處選擇MCCB-250L也滿(mǎn)足規(guī)范要求。低壓配電系統(tǒng)圖，斷路器按照分?jǐn)嗄芰x擇見(jiàn)圖1。

圖1 低壓配電系統(tǒng)圖

此處應(yīng)注意，不同品牌、不同殼架電流等級(jí)的塑殼斷路器技術(shù)參數(shù)均不同，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)參照產(chǎn)品樣本來(lái)選擇。微型斷路器因其分?jǐn)嗄芰Σ荒軡M(mǎn)足要求，故此處不適合選用。

據(jù)上所述，單臺(tái)變壓器低壓側(cè)按照變壓器容量選擇斷路器的分?jǐn)嗄芰纯?，?dāng)變壓器為并列運(yùn)行時(shí)，低壓側(cè)短路電流會(huì)增大，則斷路器分?jǐn)嗄芰π杼岣?。變壓器并列運(yùn)行情況如圖2。

圖2 系統(tǒng)主接線圖

經(jīng)計(jì)算單臺(tái)1 600kVA變壓器低壓側(cè)短路電流約為38kA，而兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行#1短路點(diǎn)電流約為65kA，計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)大于單臺(tái)變壓器低壓側(cè)短路電流值。此時(shí)在變配電室內(nèi)變壓器二次側(cè)低壓斷路器選擇分?jǐn)嗄芰r(shí)，要按照實(shí)際計(jì)算短路電流然后查產(chǎn)品手冊(cè)進(jìn)行選擇。

3 影響低壓斷路器分?jǐn)嗄芰x擇的因素

同容量的變壓器，阻抗電壓小的成本低、效率高、價(jià)格便宜，運(yùn)行時(shí)的壓降及電壓波動(dòng)率也小，因此從電網(wǎng)運(yùn)行角度考慮，一些阻抗電壓越小越好。但是隨著20kV系統(tǒng)的推廣，設(shè)計(jì)變壓器容量增大，或變壓器并列運(yùn)行等情況出現(xiàn)，為了減小低壓側(cè)短路電流， 1 600kVA及以上變壓器也會(huì)考慮8%的阻抗電壓。

距離出線端越遠(yuǎn)，母排、低壓電纜的阻抗值也越大，短路電流也會(huì)減少，相應(yīng)選擇較低分?jǐn)嗄芰Φ牡蛪簲嗦菲?。另外異步電?dòng)機(jī)也會(huì)對(duì)短路電流有影響，由于低壓異步電動(dòng)機(jī)選擇一般容量不大，本文省略對(duì)短路電流的影響進(jìn)行計(jì)算和比較。

4 結(jié)束語(yǔ)