低壓斷路器脫扣電流的整定計(jì)算-最新文檔

1、低壓斷路器脫扣電流的整定計(jì)算低壓斷路器具有體積小、機(jī)構(gòu)緊湊、安裝方便等特點(diǎn)，被廣 泛應(yīng)用于配電線路及電動(dòng)機(jī)保護(hù)領(lǐng)域。隨著電氣技術(shù)的不斷發(fā) 展，低壓斷路器性能也得到日益完善和提高， 現(xiàn)已逐步實(shí)現(xiàn)智能 化、模塊化和小型化，與此同時(shí)，低壓斷路器的可靠性和安全性 均得到很大提高。 但在使用低壓斷路器的過程中應(yīng)合理選型， 避 免因斷路器選型不當(dāng)造成其不能發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)作用， 使配電系 統(tǒng)在運(yùn)行中存在一定安全隱患， 對使用人員的人身安全構(gòu)成一定 威脅。1 低壓斷路器簡介低壓斷路器分類 低壓斷路器（以下簡稱斷路器）按使用類別可分為 A 類（非 選擇型）和 B 類（選擇型）；按設(shè)計(jì)型式可分為萬能式（或框架 式

2、）斷路器、塑料外殼式斷路器及微型斷路器；按用途可分為配 電用斷路器、 電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器和漏電斷路器， 其他分類不再 列舉。斷路器過電流脫扣器斷路器過電流脫扣器主要包括長延時(shí)脫扣器 （反時(shí)限 特性）、短延時(shí)脫扣器（根據(jù)不同的動(dòng)作電流，呈現(xiàn)反時(shí)限和定 時(shí)限特性）、瞬動(dòng)脫扣器。反時(shí)限過電流斷開脫扣器在基準(zhǔn)溫度下， 在約定不脫 扣電流， 即電流整定值的 1.05 倍時(shí)，脫扣器的各相極同時(shí)通電， 斷路器從冷態(tài)開始， 在小于約定時(shí)間內(nèi)不應(yīng)發(fā)生脫扣； 在約定時(shí) 間結(jié)束后， 立即使電流上升至電流整定值的 1.3 倍，即達(dá)到約定 脫扣電流，斷路器在小于約定時(shí)間內(nèi)脫扣。瞬時(shí)或定時(shí)限過電流脫扣器在達(dá)到電流整定值時(shí)

3、應(yīng) 瞬時(shí)（固有動(dòng)作時(shí)間）或在規(guī)定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作。其電流脫扣器整定 值有 10%的準(zhǔn)確度。斷路器的選擇應(yīng)符合的要求斷路器的額定電壓應(yīng)與所在回路的標(biāo)稱電壓相適應(yīng)； 斷路器 的額定頻率應(yīng)與所在回路的標(biāo)稱頻率相適應(yīng)； 斷路器的額定電流 不應(yīng)小于所在回路的負(fù)荷計(jì)算電流； 斷路器應(yīng)滿足短路條件下的 動(dòng)、熱穩(wěn)定要求，用于分?jǐn)喽搪冯娏鲿r(shí)，應(yīng)滿足在短路條件下分 斷能力的要求。斷路器的選擇性配合 各級保護(hù)電器之間的動(dòng)作選擇性分為以下三種：完全選擇性。 故障點(diǎn)的所有故障電流值， 從過載到金 屬性短路故障電流，均由故障點(diǎn)最近的上一級斷路器切斷。部分選擇性。 在全短路故障電流情況下， 不能滿足完 全選擇性，但可能在某一較低

4、故障值（選擇性極限值）以下具有 選擇性。無選擇性。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)選擇性，可能出 現(xiàn)越級跳閘或同時(shí)動(dòng)作。 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，配電線路 采用的上下級保護(hù)電器， 其動(dòng)作應(yīng)具有選擇性； 各級之間應(yīng)能協(xié) 調(diào)配合。但對于非重要負(fù)荷的保護(hù)電器，可采用無選擇性跳閘。2 各種過電流脫扣器的整定計(jì)算 斷路器的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間還可以根據(jù)廠家提供的時(shí)間 - 電流特 性曲線直接查取。 確定實(shí)際動(dòng)作時(shí)間非常重要， 可以實(shí)現(xiàn)正常工 作時(shí)不動(dòng)作、躲過尖峰電流、完成熱穩(wěn)定校驗(yàn)、滿足斷路器動(dòng)作 的選擇性等用途。2.1.5 消防配電線路的過負(fù)荷保護(hù)。 根據(jù)民用建筑電氣設(shè) 計(jì)規(guī)范 （JGJ16-2008）規(guī)定，消防配電線路應(yīng)

5、設(shè)過負(fù)荷及短路 保護(hù)，其過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于信號， 不動(dòng)作于脫扣。 工程設(shè)計(jì)中， 消防配電線路采用電磁脫扣器（僅有瞬動(dòng)脫扣器），其過負(fù)荷保 護(hù)功能應(yīng)借助其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)：（ 1）采用過載時(shí)只報(bào)警不脫扣的 特殊斷路器， 在過載時(shí)可提供一個(gè)無源信號觸點(diǎn)， 從而驅(qū)動(dòng)報(bào)警 裝置；（ 2）利用數(shù)顯表的報(bào)警功能，在實(shí)際電流超過設(shè)定電流 時(shí)提供報(bào)警信號。此時(shí)應(yīng)采用三相表并配合三相CT。如使用單相表，無法檢測另外兩相的故障；（ 3）電動(dòng)機(jī)可使用熱繼電器 提供過載保護(hù)，通過其過載信號觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置。2.2 短延時(shí)脫扣器的短路保護(hù)整定計(jì)算案例分析： 某低壓配電房發(fā)生短路事故， 短路點(diǎn)位于分支母 線處，即分支回路斷路器

6、電源側(cè)。 斷路器智能控制器保留的技術(shù) 數(shù)據(jù)：分?jǐn)嚯娏?18.67kA ，動(dòng)作時(shí)間 0.5s 。斷路器出廠數(shù)據(jù)：型 號 CW2-2500/3P，In=2500A ；額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu=85kA/AC400V；額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?Ics=85kA/AC400V ； 額定短時(shí)耐受電流 Icw=65kA/AC400V；長延時(shí)脫扣器 Ir1=1.0In ， t1=15s ；短延時(shí)脫扣器 Ir2=8.0In ，t2=0.4s ，瞬動(dòng)脫扣器 Ir3=12Ir1 ，接地故障保護(hù)位于 OFF位置。要求判斷該斷路器是 否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切除故障線路。額定極限短路分?jǐn)嗄芰?IcuIk 。首先計(jì)算動(dòng)作電流倍數(shù)：

7、 18.67*1000/2500=7.468 倍，未達(dá)到預(yù)設(shè)的短延時(shí)脫扣電流倍數(shù) （8倍），查產(chǎn)品樣本，應(yīng)根據(jù) I2T2= （ 8Ir1 ）2t2 校驗(yàn)。 T2= （8*1*2500 ） 2*0.4/ （18.67*1000 ） 2=0.459s 。根據(jù)廠家樣本， 動(dòng)作時(shí)間允差為 15%， 則斷路器允許動(dòng)作時(shí)間為 （0.459*1.15 ） s=0.528s 。本案例斷路器動(dòng)作時(shí)間 0.5s 在此時(shí)間范圍內(nèi)切除故 障線路。I stM1線路中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的全啟動(dòng)電流， A，包括 周期分量和非周期分量， 其值可取電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流 IstM1 的 2 倍Ijs （n-1 ）除啟動(dòng)電流最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)

8、以外的線路計(jì) 算負(fù)載電流， A如果沒有人為的延時(shí)環(huán)節(jié)， 瞬動(dòng)脫扣器一旦啟動(dòng)， 必將觸發(fā) 后繼動(dòng)作，分閘在所難免。啟動(dòng)沖擊電流在1/4 周期（ 0.005s ）即達(dá)峰值， 瞬動(dòng)原件是否啟動(dòng)僅取決于電磁力的大小， 與后繼的 斷路器機(jī)械動(dòng)作固有時(shí)間無關(guān)。 因此， 為防止斷路器在電動(dòng)機(jī)啟 動(dòng)時(shí)誤動(dòng)作， 其瞬動(dòng)脫扣器的動(dòng)作電流應(yīng)躲過啟動(dòng)電流峰值或至 少高于第一半波有效值。 2.3.3 瞬動(dòng)脫扣器用于電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)。第一，斷路器瞬動(dòng)脫扣器動(dòng)作電流與長延時(shí)脫扣器動(dòng)作電流 之比（以下簡稱瞬動(dòng)電流倍數(shù)） 宜為 14 倍左右或 1020 倍可調(diào)。第二，僅用于短路保護(hù)時(shí)，即在另行裝設(shè)過載保護(hù)電器（如 熱繼電器等）

9、 的常見情況下， 宜采用只帶瞬動(dòng)脫扣器的斷路器或 把長延時(shí)脫扣器作為后備過電流保護(hù)。第三，兼作過載保護(hù)時(shí)， 即在沒有其他過載保護(hù)電器的情況 下，斷路器應(yīng)設(shè)瞬動(dòng)脫扣器和長延時(shí)脫扣器， 且必須為電動(dòng)機(jī)保 護(hù)型。第四，兼作低電壓保護(hù)時(shí)， 即不另裝接觸器或起動(dòng)器的情況 下，斷路器應(yīng)裝有低電壓脫扣器。第五，斷路器的各種附件應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的控制要求裝設(shè)。第六，瞬動(dòng)脫扣器的整定電流應(yīng)為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的 2 2.5 倍，本文取 2.2 倍。第七，長延時(shí)脫扣器用作后備保護(hù)時(shí)， 其整定電流應(yīng)按滿足 相應(yīng)的瞬動(dòng)脫扣整定電流為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流 2.2 倍的條件確定。第八，長延時(shí)脫扣器用作電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)時(shí)， 其整定電流應(yīng)

10、接近但不小于電動(dòng)機(jī)的額定電流， 且在 7.2 倍整定電流下的動(dòng)作 時(shí)間應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。 同時(shí)， 相應(yīng)的瞬動(dòng)脫扣器應(yīng)滿足 第六條的要求， 否則應(yīng)另設(shè)過載保護(hù)電器， 而不得隨意加大長延 時(shí)脫扣器的整定電流。斷路器接地故障保護(hù)的整定計(jì)算低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，相線對地標(biāo)稱電壓為 220V 的TN系統(tǒng)配電線路的接地故障保護(hù)，其切斷故障回路的時(shí)間應(yīng)符 合下列規(guī)定：（ 1）配電線路或僅供給固定式電氣設(shè)備用電的末 端線路，不宜大于 5s；（ 2）供給手握式電氣設(shè)備和移動(dòng)式設(shè)備 的末端線路或插座回路，不應(yīng)大于 0.4s 。以下介紹 TN、TT 及 IT 系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)斷路器脫扣器的 選擇及整定方法。

11、案例分析： 某回路由低配室放射供電， 變壓器容量 1000kVA， Uk=6%，出線開關(guān) QF1（ Ir1=50A ），配線 YJV-5x16，線路末端下 級斷路器采用 A 類微斷 QF2（MCB-C32/1P， Ir1=32A ， Ir3=10Ir1=320A ）。設(shè) QF2前端 A 點(diǎn)發(fā)生接地故障， QF2后端 B 點(diǎn)發(fā)生接地故障，試對 QF1進(jìn)行接地故障保護(hù)整定計(jì)算。第一種情況：線路長 100m，A 點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，查得 Id=0.61kA ，則根據(jù)式 （9），Ir3 （0.61*1000 ）Ir1/ （1.3*50 ） =9.38Ir1 ，取整后 Ir3=9 ，則 Ir3=9*5

12、0A=450A 。第二種情況：線路長 100m，B 點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于 A、B 點(diǎn)僅相隔 QF2，其阻抗可忽略不計(jì)，則 QF1整定計(jì)算同上。此兩種情況下， QF1的 Ir3=450A ，QF2的 Ir3=320A ， 450/320=1.406 倍，可滿足選擇性要求的 1.3 或 1.4 倍。第三種情況，線路長 140m，查得 Id=0.44kA ，則根據(jù)式（9）， Ir3 （ 0.44*1000 ）Ir1/ （1.3*50 ）=6.77Ir1 ，取整后 Ir3=6 ， 則 Ir3=6*50A=300A 。此時(shí)若 B 點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，上下級斷路器已不具選擇性。第四種情況：條件同第三

13、種情況，但 QF2所保護(hù)的設(shè)備為 15kW鼠籠式電動(dòng)機(jī)。按電動(dòng)機(jī)保護(hù)整定計(jì)算，Ir3 2.2*7*15/0.8/0.38/1.732A=438.72A ， QF2選用 D 型斷路 器，即 Ir1=32A ，Ir3=14Ir1=14*32A=448A ，而 QF1的 Ir3=300A 。 此時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，必將越級跳閘。第二，提高 TN系統(tǒng)接地故障電流 Id 的措施：選用 D，yn11 變壓器，其零序阻抗比 Y，yn0 變壓器小很多， Id 明顯增大；增 大電纜截面以降低阻抗， 此方案不適用于裸干線及架空線等電抗 較大的線路； 改變線路結(jié)構(gòu)， 如改裸干線及架空線為封閉母線或 電纜，以降低阻抗。當(dāng)變

14、壓器容量較小時(shí)， 配電線路較長而保護(hù)電器的整定電流 不能滿足靈敏度系數(shù)的要求時(shí)， 可減少配電級數(shù)， 以減小整定電 流。第三，當(dāng)采用短路保護(hù)兼做接地故障保護(hù)， 不能滿足其靈敏 度要求或不能滿足選擇性要求時(shí)， 還可采用帶接地故障保護(hù)的斷 路器。零序電流保護(hù)： 檢測零序電流通常在斷路器后三個(gè)相線上各 裝設(shè)一只電流互感器（也可在中性線上安裝一個(gè)零序互感器）， 取 3 只互感器的矢量和乘以變比， 即零序電流： IN=IL1+IL2+IL3 。剩余電流保護(hù)： 檢測剩余電流通常在斷路器后三個(gè)相線及中 性線上各裝設(shè)一只電流互感器（或采用專用剩余電流互感器）， 取 4 只互感器二次側(cè)電流的向量和乘以變比，即剩余

15、電流： IPE=IN+IL1+IL2+IL3 。為避免誤動(dòng)作， 斷路器采用剩余電流保護(hù) 時(shí)，其接地故障電流整定值應(yīng)躲過正常運(yùn)行時(shí)線路和設(shè)備的泄露 電流，通常取泄露電流總和的 2.54 倍。剩余電流保護(hù)整定值 可在滿足 Id 1.3Ir4 的前提下盡可能選大一些，甚至可選斷路 器允許的 I n最大值。剩余電流保護(hù)適用于 TN-S系統(tǒng)，但不適 用于 TN-C 系統(tǒng)。2.4.2 TT系統(tǒng)。 TT接地系統(tǒng)常用于工業(yè)與民用建筑的照明、 動(dòng)力混合供電的三相四線配電系統(tǒng)， 三相不平衡電流較大。 發(fā)生 單相接地時(shí)， Id 回路阻抗包括相線阻抗、 PE線阻抗、負(fù)載側(cè)接 地電阻、電源側(cè)接地電阻、接觸阻抗等。由于負(fù)載側(cè)接地電阻和 電源側(cè)接地電阻值一般均比較大， TT 系統(tǒng)的故障環(huán)路阻抗大， 產(chǎn)生的單相接地故障電流遠(yuǎn)小于不平衡電流，所以 TT 系統(tǒng)不能 采用短路保護(hù)兼做接地故障保護(hù)， 也不能采用零序電流保護(hù)。 TT 系統(tǒng)采用剩余電流保護(hù)的整定計(jì)算同 TN系統(tǒng)。2.4.3 IT 系統(tǒng)。三種系統(tǒng)中， IT 系統(tǒng)接地故障電流最小， 用于對供電可靠性要求較高、 對單相接地不需要立即切斷的供電 回路。發(fā)生接地故障時(shí)，需發(fā)出絕緣破壞信號。目前最典型的 IT 系統(tǒng)就是 10kV 配電