泛能站低壓斷路器、電纜的選擇問題探討

王靜海

（廊坊新奧泛能網(wǎng)絡(luò)科技服務(wù)有限公司，河北 廊坊 065000）

在泛能微網(wǎng)中，泛能站作為必不可少的一部分，其安全運(yùn)行尤為重要。隨著電氣系統(tǒng)的發(fā)展，各類規(guī)范、手冊(cè)應(yīng)運(yùn)而生，而人們?cè)诶斫庖?guī)范、手冊(cè)時(shí)各不相同，這就可能造成與規(guī)范、手冊(cè)的本意背道而馳，本文就泛能站低壓斷路器、電纜的選擇問題做一些討論，希望能在泛能站電氣設(shè)計(jì)時(shí)起到一些啟發(fā)作用。

1 定義

泛能站：是在用戶側(cè)建立的一種分布式能源系統(tǒng)，可將太陽能、地?zé)崮?、生物能等各種可再生能源與天然氣等化石能源相結(jié)合，通過分布式能源高效集成，將多種能源轉(zhuǎn)變成冷、熱、電，并與終端用戶的能源利用系統(tǒng)協(xié)同耦合在一起，所形成的 多能互補(bǔ)、清潔高效 能源系統(tǒng)，可作為泛能微網(wǎng)的組成部分。

2 低壓斷路器的選擇

選擇斷路器時(shí)一般需要考慮如下問題：電壓、電流、頻率、選擇性、動(dòng)熱穩(wěn)定、溫度、海拔、安裝環(huán)境、負(fù)荷類別。斷路器額定電流或整定電流與溫度及負(fù)荷類別的配合往往容易被忽視，本節(jié)討論其間的關(guān)系。

（1）根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054 2011）6.3.3條：過負(fù)荷保護(hù)電器的動(dòng)作特性，應(yīng)符合下列公式的要求：

式中：IB為回路計(jì)算電流，A；In為熔斷器熔體額定電流或斷路器額定電流或整定電流，A；IZ為導(dǎo)體允許持續(xù)載流量，A。

本公式僅是一般要求，應(yīng)考慮其它因素。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，斷路器額定電流也會(huì)變化，比如按40℃選擇額定電流，冬季時(shí)，溫度低，斷路器富裕量較大，夏季時(shí)，配電柜內(nèi)溫度增加，大于40℃時(shí)，額定電流可能不足，下面是某產(chǎn)品電流-溫度特性如圖1和表1。

從表1可以看出，溫度越高，斷路器電流越低，而配電柜溫度有可能達(dá)到50~60℃，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮，并根據(jù)不同廠家的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。

（2）負(fù)荷類別一般有電機(jī)類、電子類、照明類等，實(shí)際中應(yīng)根據(jù)負(fù)荷類別選用斷路器相應(yīng)的脫扣單元。眾所周知，電機(jī)類負(fù)荷啟動(dòng)電流高于額定電流數(shù)倍，選型時(shí)會(huì)予以考慮，但照明類負(fù)荷往往容易忽視，實(shí)際照明負(fù)荷也有啟動(dòng)電流。如鹵鎢燈啟動(dòng)時(shí)間為3~5min，啟動(dòng)電流為正常的1.7~2.5倍，LED峰值電流為15倍額定電流，甚至更高，因此選擇照明用斷路器時(shí)，建議根據(jù)《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行選擇。

圖1 斷路器電流-溫度特性

表1 斷路器電流-溫度特性

（3）從以上可以看到，溫度和負(fù)荷類別都會(huì)影響斷路器的選擇，而這往往被忽視。

3 電纜選擇

選擇電纜時(shí)一般需要考慮如下問題：電壓、電流、電壓降、熱穩(wěn)定、敷設(shè)環(huán)境、靈敏度、機(jī)械強(qiáng)度等。電纜與斷路器配合問題，即載流量問題容易出現(xiàn)漏項(xiàng)，電壓降問題也容易理解錯(cuò)誤，下面我們進(jìn)行分析。

（1）根據(jù)式（1），我們知道電纜經(jīng)過校正后，載流量需大于斷路器額定電流或整定電流，那么環(huán)境溫度變化時(shí)，電纜載流量如何變化呢。不同環(huán)境溫度下，電纜載流量校正系數(shù)有如下公式：

式中：θm為電纜導(dǎo)體最高工作溫度（℃）；θ1為對(duì)應(yīng)于額定載流量的基準(zhǔn)環(huán)境溫度（℃）；θ2為實(shí)際環(huán)境溫度（℃）。

以交聯(lián)聚乙烯絕緣為例，電纜最高工作溫度為90℃，當(dāng)基準(zhǔn)溫度為40℃，實(shí)際環(huán)境溫度為30℃時(shí)，Kt=1.1；當(dāng)基準(zhǔn)溫度為40℃，實(shí)際環(huán)境溫度為60℃時(shí)，Kt=0.77。根據(jù)圖1知，對(duì)于額定電流為10~25A的斷路器，30℃時(shí)，校正系數(shù)為1.14，若40℃時(shí)In≤IZ，那么30℃時(shí)，1.14In≤1.1IZ不一定成立；根據(jù)表1知，60℃時(shí)，校正系數(shù)為0.9，那么若40℃時(shí)In≤IZ，那么60℃時(shí)，0.9In≤0.77IZ不一定成立，因此選擇電纜載流量時(shí)，應(yīng)在考慮溫度的情況下與斷路器配合。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常將回路電壓降控制在5%，那么這個(gè)5%怎么來的呢？根據(jù)GB50052第5.0.4條：正常運(yùn)行情況下，用電設(shè)備端子處電壓偏差允許值宜符合下列要求：①電動(dòng)機(jī)為±5%額定電壓。②照明：在一般工作場(chǎng)所為±5%額定電壓；對(duì)于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所，難以滿足上述要求時(shí)，可為+5%，-10%額定電壓；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%，-10%額定電壓。③其他用電設(shè)備當(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)為±5%額定電壓。

規(guī)范要求的是端子處的電壓偏差，而不是電壓降。設(shè)10/0.4kV變壓器高壓側(cè)電壓偏差為7%，變壓器分接頭在“0”位，因此變壓器出口電壓偏差為7%+5%=12%（假設(shè)忽略變壓器電壓降），那么近端設(shè)備端子電壓可能高于5%；設(shè)10/0.4kV變壓器高壓側(cè)電壓偏差為-7%，變壓器分接頭在“0”位，變壓器電壓降0.72%~5.52%，因此變壓器出口電壓 偏 差 為 -7%+5%+（-0.72%~-5.52%）=-2.72%~-7.52%，那么近端設(shè)備端子電壓可能低于5%。由此可見，電壓降控制在5%，未必正確，且電壓偏差過大，亦難以控制線路電壓降，所以應(yīng)采取措施，控制電壓偏差范圍，選擇正確的變壓器分接頭，以使線路電壓降范圍合理，當(dāng)實(shí)際中若缺乏數(shù)據(jù)，可參考《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版）表6.2-6。

4 結(jié)語

通過以上分析，溫度對(duì)斷路器、電纜本身的選擇及配合均有影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮，并留有一定余量。電壓降作為設(shè)計(jì)校驗(yàn)不可缺少的一部分，應(yīng)正確理解，合理選擇。