民用建筑地下車庫(kù)照明回路的靈敏度校驗(yàn)

林文超

摘要：文章重點(diǎn)對(duì)民用建筑地下車庫(kù)長(zhǎng)距離末端照明回路進(jìn)行單相短路計(jì)算和靈敏度校驗(yàn)分析，并提出有效解決措施。

關(guān)鍵詞：地下車庫(kù);照明;單相短路電流;靈敏度校驗(yàn)

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，建筑的規(guī)模越來(lái)越大，伴隨著地下室的面積也越來(lái)越大，使得地下車庫(kù)照明回路的供電距離也越來(lái)越長(zhǎng)。在常規(guī)TN-S系統(tǒng)中，當(dāng)末端照明回路發(fā)生單相短路故障時(shí)，距離過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致相保回路的阻抗增大，單相短路故障電流減小，此時(shí)若故障電流過(guò)小而不能使得保護(hù)開(kāi)關(guān)可靠動(dòng)作，將使得此短路故障一直無(wú)法排除，輕則導(dǎo)致線纜或設(shè)備絕緣損壞，重則可能引起電氣火災(zāi)或觸電危險(xiǎn)。現(xiàn)有不少設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)車庫(kù)照明時(shí)并沒(méi)有很關(guān)注這個(gè)問(wèn)題，一般都是很籠統(tǒng)地選用C16A微型斷路器并匹配2.5mm2的導(dǎo)線等，因此，為確保供電可靠性和安全性，本文將重點(diǎn)對(duì)民用建筑地下車庫(kù)長(zhǎng)距離末端照明回路進(jìn)行單相短路計(jì)算和靈敏度校驗(yàn)分析，并提出有效解決措施。

一、末端照明回路單相短路電流計(jì)算

以常規(guī)TN-S系統(tǒng)為例，某民用建筑內(nèi)，某臺(tái)SCB11干式變壓器容量為1000kVA，低壓柜出線至照明總箱（采用電纜YJV-4X70+1X35，長(zhǎng)度按15m），照明總箱出線至車庫(kù)照明箱（采用電纜YJV-5X6，長(zhǎng)度L3為待定變量），車庫(kù)照明箱給末端照明回路供電（采用導(dǎo)線BV-3X2.5，長(zhǎng)度L4為待定變量），于末端照明燈具處發(fā)生單相短路，計(jì)算條件如下圖1所示：

1. 系統(tǒng)阻抗計(jì)算

歸算到變壓器低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)阻抗可按下式計(jì)算：

其中? Un——變壓器低壓側(cè)標(biāo)稱電壓，0.38kV;

c——電壓系數(shù)，一般取值1.05;

SS”——變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量，MVA;

Rs、Xs、Zs——?dú)w算到變壓器低壓側(cè)的高壓系統(tǒng)電阻、電抗、阻抗。

對(duì)于D，yn11連接變壓器，零序電流不能在高壓側(cè)流通，故不計(jì)入高壓側(cè)的零序阻抗，則

若按簡(jiǎn)化計(jì)算，變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量可按無(wú)窮大，此時(shí)系統(tǒng)相保電阻、相保電抗、相保阻抗均為0;本文變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)短路容量取值300MVA，按上述公式計(jì)算可得：

系統(tǒng)相保電阻和相保電抗分別為：Rphp.s = 0.03 mΩ ，Xphp.s = 0.35 mΩ 。

2. 變壓器阻抗計(jì)算

SCB11系列10/0.4kV變壓器低壓側(cè)單相短路相保電阻和相保電抗如下表1所示，由表1可得：1000kVA變壓器相保電阻和相保電抗分別為：Rphp.t = 1.41 mΩ ，Xphp.t = 9.38 mΩ 。

3. 母線L1阻抗計(jì)算

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表4-24可得，母線TMY-4（100X10）+80X8單位長(zhǎng)度相保電阻和相保電抗分別為：0.056 mΩ/m 、0.380 mΩ/m ，按母線長(zhǎng)度為5m計(jì)算，則：

母線L1相保電阻：Rphp.L1 = 0.056 * 5 =0.28 mΩ ;

母線L1相保電抗：Xphp.L1 = 0.38 * 5 =1.9 mΩ 。

4. 電纜L2阻抗計(jì)算

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表4-25可得，電纜YJV-4X70+1X35單位長(zhǎng)度相保電阻和相保電抗分別為：1.128 mΩ/m 、0.178 mΩ/m ，按電纜長(zhǎng)度為15m計(jì)算，則：

電纜L2相保電阻：Rphp.L2 = 1.128 * 15 =16.92 mΩ ;

電纜L2相保電抗：Xphp.L2 = 0.178 * 15 =2.67 mΩ 。

5. 電纜L3阻抗計(jì)算

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表4-25可得，電纜YJV-5X6單位長(zhǎng)度相保電阻和相保電抗分別為：8.601 mΩ/m 、0.2 mΩ/m ，按電纜長(zhǎng)度為L(zhǎng)3計(jì)算，則：

電纜L3相保電阻：Rphp.L3 = 8.601 * L3? ?mΩ ;

電纜L3相保電抗：Xphp.L3 = 0.2 * L3? ?mΩ 。

6. 導(dǎo)線L4阻抗計(jì)算

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表4-25可得，導(dǎo)線BV-3X2.5單位長(zhǎng)度相保電阻和相保電抗分別為：20.64 mΩ/m 、0.29 mΩ/m ，按導(dǎo)線長(zhǎng)度為L(zhǎng)4計(jì)算，則：

導(dǎo)線L4相保電阻：Rphp.L4 = 20.64 * L4? ?mΩ ;

導(dǎo)線L4相保電抗：Xphp.L4 = 0.29 * L4? ?mΩ 。

7. 總阻抗計(jì)算

綜上1～6可得，末端短路時(shí)，總阻抗為：

總相保電阻Rphp.z = Rphp.s + Rphp.t + Rphp.L1 + Rphp.L2 + Rphp.L3 + Rphp.L4 ，

即Rphp.z = 18.64 + 8.601 * L3 + 20.64 * L4 ;

總相保電阻Xphp.z = Xphp.s + Xphp.t + Xphp.L1 + Xphp.L2 + Xphp.L3 + Xphp.L4 ，

即Xphp.z = 14.3 + 0.2 * L3 + 0.29 * L4 。

8.末端單相短路電流計(jì)算

當(dāng)圖1中末端發(fā)生單相短路時(shí)，單相短路電流計(jì)可按下式1-1計(jì)算：

二、單相短路保護(hù)靈敏度校驗(yàn)分析

1.提高TN-S系統(tǒng)單相短路保護(hù)靈敏度的措施

當(dāng)配電線路較長(zhǎng)時(shí)，單相短路電流Id較小，短路保護(hù)電器一般難以滿足短路保護(hù)動(dòng)作靈敏度的要求，可采取以下措施：

1）提高單相短路電流值，可通過(guò)加大線纜截面或縮短供電線路長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際應(yīng)用中供電距離為客觀條件限制難以縮小，而加大線纜截面又必然引起成本的增加，不夠經(jīng)濟(jì)，因此，這個(gè)措施在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往不太常用。

2）采用符合要求的短路保護(hù)電器，本文按常規(guī)以微型斷路器為例，被保護(hù)線路末端的短路電流Id不應(yīng)小于微型斷路器瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流Iset3的1.3倍，即

2.單相短路保護(hù)靈敏度校驗(yàn)及末端線路最大允許長(zhǎng)度計(jì)算

微型斷路器有B型和C型兩種特性曲線，B型特性曲線的瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流Iset3一般為額定電流的5倍，C型特性曲線的瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流Iset3一般為額定電流的10倍。由式1-1和式2-1綜合計(jì)算可得，當(dāng)圖1中的線路L3長(zhǎng)度L3=10～100m時(shí)，選用不同型號(hào)的微型斷路器，分別對(duì)應(yīng)的末端照明箱至末端燈具的最大允許長(zhǎng)度L4如下表2所示：

由表2數(shù)據(jù)可以看出，設(shè)計(jì)過(guò)程中不能很籠統(tǒng)地選用C16A微型斷路器，因?yàn)镃16A微斷對(duì)應(yīng)的線路最大允許長(zhǎng)度偏低，普遍不適用于車庫(kù)照明等長(zhǎng)距離供電情況，可根據(jù)實(shí)際情況選用C10A、B16A或B10A微型斷路器并匹配2.5mm2的導(dǎo)線，較為經(jīng)濟(jì)合理。

三、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)民用建筑地下車庫(kù)長(zhǎng)距離末端照明回路進(jìn)行單相短路計(jì)算和靈敏度校驗(yàn)，根據(jù)分析和計(jì)算得出末端線路在不同條件下的最大允許長(zhǎng)度數(shù)據(jù)表格，可供參考使用，有助于提高設(shè)計(jì)合理性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

1.《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50052-2009

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3.《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（2009） 電氣》

4.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)》第三版，中國(guó)電力出版社

5.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)》第四版，中國(guó)電力出版社