陳 劍 峰

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司, 上海　200092]

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TN系統(tǒng)過電流保護(hù)電器兼作間接接觸防護(hù)電器靈敏度校驗(yàn)實(shí)例

陳 劍 峰

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司, 上海200092]

摘要：結(jié)合某地下建筑排風(fēng)機(jī)供電設(shè)計(jì)實(shí)例,從實(shí)際計(jì)算的角度探討了TN系統(tǒng)過電流保護(hù)電器兼作間接防護(hù)電器時(shí)有關(guān)靈敏度校驗(yàn)的問題。提出對(duì)于遠(yuǎn)距離供電線路,利用過電流保護(hù)電器兼作間接防護(hù)電器的做法并不能達(dá)到保護(hù)要求,須重視保護(hù)靈敏度的校驗(yàn),并通過加裝剩余電流保護(hù)器,以便在發(fā)生接地故障時(shí)及時(shí)切除故障。

關(guān)鍵詞：接地故障; 過電流保護(hù)電器; 相保阻抗; 靈敏度

0引言

GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]第5.2.13條規(guī)定:“TN系統(tǒng)中,配電線路采用過電流保護(hù)電器兼作間接防護(hù)電器時(shí),其動(dòng)作特性應(yīng)符合本規(guī)范第5.2.8條的規(guī)定;當(dāng)不符合規(guī)定時(shí),應(yīng)采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器?！比欢?隨著建設(shè)工程規(guī)模的日益龐大,部分末端設(shè)備配電線路距離電源較遠(yuǎn),有的甚至接近150 m。在此情況下,采用過電流保護(hù)電器兼作間接防護(hù)電器時(shí),其動(dòng)作特性往往不滿足規(guī)范要求。因此,計(jì)算配電線路末端單相接地故障電流,從而校驗(yàn)過電流保護(hù)電器靈敏度就顯得格外重要。

1工程概況

某地下建筑采用低壓TN-C-S系統(tǒng)供電,并設(shè)有低壓配電間,由地面用戶站10/0.4 kV變電所引來(lái)兩路0.38/0.22 kV電源。兩路電源通過兩根交聯(lián)聚乙烯電力電纜YJV22-4×185埋地引入地下室配電間,線路長(zhǎng)L1=50 m;地下室某排風(fēng)機(jī)采用阻燃型交聯(lián)聚乙烯電力電纜ZRYJV-4×35-(E)16供電,線路長(zhǎng)度L2=100 m,排風(fēng)機(jī)額定功率為37 kW,功率因數(shù)為0.8;地面用戶站設(shè)有2臺(tái)Dyn11連接SCB10型630 kVA變壓器(uk=6%),并設(shè)有4 m長(zhǎng)銅母排規(guī)格,3 m×(80 mm×8 mm)+1 m×(50 mm×5 mm)。

2單相接地故障電流的計(jì)算

當(dāng)線路末端發(fā)生短路時(shí),故障回路阻抗包含變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗、變壓器阻抗、變壓器低壓側(cè)母線段阻抗及配電線路阻抗。由于變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗設(shè)計(jì)涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行參值,且一般數(shù)值較小,故忽略,即視為無(wú)窮大系統(tǒng)。

查文獻(xiàn)[2],計(jì)算各元器件相?；芈返淖杩埂?/p>

(1) 變壓器相保阻抗,由表4-23得:

Rphp.T=2.26mΩ

Xphp.T=15.07mΩ

(2) 變壓器低壓側(cè)母線相保阻抗,由表4-24得:

Rphp.B=0.104×4=0.416mΩ

Xphp.B=0.423×4=1.692mΩ

(3) 線路L1的相保阻抗,由表4-25得:

Rphp.L1=0.285×50=14.25mΩ

Xphp.L1=0.152×50=7.6mΩ

(4) 線路L2的相保阻抗,由表4-25得:

Rphp.L2=2.397×100=239.7mΩ

Xphp.L2=0.191×100=19.1mΩ

因此,回路相保電阻為Rphp=Rphp.T+Rphp.B+Rphp.L1+Rphp.L2=256.626mΩ

回路相保電抗為Xphp=Xphp.T+Xphp.B+Xphp.L1+Xphp.L2=43.462mΩ

回路相保阻抗為

回路接地故障電流為

3保護(hù)電器的選擇

GB 50055—2011《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第2.3.1條規(guī)定:“交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)和接地故障的保護(hù)。”因此,排煙風(fēng)機(jī)的保護(hù)電器應(yīng)至少滿足風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)短路、接地故障及供電線路短路的保護(hù)要求。

(1) 風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)斷路器選擇。標(biāo)準(zhǔn)GB 50055—2011第2.3.5條第3款:“瞬動(dòng)過電流脫扣器或過電流繼電器瞬動(dòng)元件的整定電流應(yīng)取電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流周期分量最大有效值的2.0～2.5倍?！?/p>

本算例中,電動(dòng)機(jī)額定功率Pe=37 kW,額定電壓Ue=380 V,功率因數(shù)cosφ=0.8,起動(dòng)電流倍數(shù)Kq=7.0,可靠系數(shù)Ksd=2.2,則斷路器瞬時(shí)過電流脫扣器整定值為

本文選用T1M1-125/100/3200斷路器,其瞬動(dòng)電流脫扣器整定值設(shè)定為

Iset=12In=12×100=1.2kA>1.082kA

(2) 風(fēng)機(jī)供電線路保護(hù)斷路器選擇。由文獻(xiàn)[1]知

1.2×[2×0.492]=1.180 8kA

式中:Krel——低壓斷路器瞬時(shí)脫扣器可靠系數(shù),取1.2;

IC(n-1)——除起動(dòng)電流最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)以外的線路計(jì)算電流,取0。

上述斷路器選型滿足作為線路電器的要求。

4過電流保護(hù)電器兼作間接防護(hù)電器靈敏度校驗(yàn)

當(dāng)采用瞬時(shí)或短延時(shí)動(dòng)作的低壓斷路器作接地故障保護(hù)時(shí),接地故障電流Id與瞬時(shí)或短延時(shí)過電流脫扣器整定電流的比值不小于1.3[2]:

根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果,Id=0.845 kA,Iset=1.2 kA,則

顯然,該結(jié)果不滿足過電流保護(hù)電器兼作間接防護(hù)電器的靈敏度要求。由以上分析可知,對(duì)于遠(yuǎn)距離供電線路,利用過電流保護(hù)電器兼作間接防護(hù)電器的做法往往并不能達(dá)到保護(hù)要求,可見校驗(yàn)工作的必要性[4]。

對(duì)于上述情況,可在地下室的低壓配電柜內(nèi)加裝剩余電流保護(hù)器,在發(fā)生接地故障時(shí)及時(shí)切除故障。

5結(jié)語(yǔ)

對(duì)于遠(yuǎn)距離的配電線路,由于回路阻抗較大,單相接地故障電流較小,因此在利用過電流保護(hù)電器兼作間接防護(hù)電器時(shí),必須充分重視保護(hù)靈敏度的校驗(yàn),以便在發(fā)生接地故障時(shí)剩余電流保護(hù)器能及時(shí)切除故障。

參考文獻(xiàn)

[1]低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50054—5011[S].

[2]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].3版.北京:中國(guó)電力出版社,2005.

[3]通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50055—2011[S].

[4]民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范:JGJ 16—2008[S].

Example of Electrical Sensitivity Calibration of Over Current Protection Appliance Used as Indirect Protection in TN System

CHENJianfeng

[Shanghai Municipal Engineering Design Institiute(Group) Co., Ltd., Shanghai 200092, China]

Abstract：Combining by the power supply design of exhaust fan in an underground building, from the actual computational perspective, this paper discussed the sensitivity calibration problem of overcurrent protection appliances used as indirect protection in TN system. It is pointed out that the practice of overcurrent protection appliances used as indirect protection cannot meet the protection requirements for the long-distance power supply line, which should pay attention to the calibration of protection sensitivity. The residual current protector is equipped in order to timely remove the fault when the grounding fault happens.

Key words:grounding fault; overcurrent protection device; phase-protection impedance; sensitivity

收稿日期：2015-10-12

DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.04.008

中圖分類號(hào)：TU 856

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-8417(2016)04-0033-02