接地故障电流计算及间接接触防护示例

技术创新　接地故障电流计算及间接接触防护示例　徐强武　上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司，广东佛山５２８２００　摘要：主要介绍了低压配电系统单相接地故障电流及三相短路电流的计算方法：在单相接地故障电流和三相短路电流计算的　基础上提出了ＴＮ－Ｓ系统自动切断电源保护电器的选择和作间接接触保护的校验：最后提出了当保护电器整定值与单相接地　故障电流和三相短路电流值有矛盾时的处理措施。　关键词：ＴＮ－－Ｓ系统：接地故障电流；短路电流；间接接触防护；断路器；熔断器：整定值　中图分类号：ＴＭ８６　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１．５７８０（２０１５）０３－０１７８－０２　１前言　低压配电系统中广泛用于建筑供配电设计中，其中单相　接地故障和三相短路一旦发生会产生一些不良影响，具体表　现在：　１．１热效应　短路电流通过设备将会使发热急剧增加，短路持续时间　较长时，可使设备因过热而损坏甚至烧毁。　１．２力效应　短路电流将在电气设备中产生很大的电动力，可引起设　备机械变形、扭曲甚至损坏。　１．３应先电气设备的正常运行　短路时系统电压大幅度下降，可使系统中的主要负荷异　步电动机因电磁转矩显著降低而减速或停转，造成产品报废　甚至设备损坏。　１．４造成电磁干扰　不对称接地短路所产生的不平衡电流，将产生零序不平　衡磁通，会对邻近的平行线路产生严重的电磁干扰。　因此，及时自动切断单相接地故障短路和三相短路应该　引起足够的重视，本文以一具体实例来对接地故障电流、三　相短路电流计算；ＴＮ系统自动切断电源保护电器的选择和　间接接触保护的校验；保护电器整定值与单相接地故障电流　和三相短路电流值有矛盾时的处理措施等一一论述。　２低压配电系统图　低压配电系统图如下图所示，其参数如下　Ｓｎ＝１０００ｋＶＡ　ｍ／ｏ　２３／０　４ｋＶ　Ｆ　Ｄ，ｙｎ１１￣　Ｓｓ＝３００ＭＶＡ，　ｈ　二　｛断路釉Ｆ　Ｊ　ＹＪＶ一０　６／ｌｋｖ，４￣５０＋１　ｘ２５　厂　］或熔断秤Ｕ；１　　【１Ｌ　ｒ：１　　ｕ５ｎｍ　●　专　１鼠压配电系统图　２．１高压侧：Ｓ”ｓ－－￣３０　－２．２变压器：Ｄ，Ｙｎｌ１联结，容量ＳｒＴ＝１０００ｋＶＡ，变比　１０／０．２３／０．４ｋＶ，　２．３｛班线：Ｌｍ－－３（１２５Ｘ　１０）＋２（８Ｏｘ８），Ｌ＝５ｍ；　２．４电缆：Ｌ１一ＹⅣ一０．６／１ｌ　Ｖ，３　Ｘ　５０＋１　Ｘ　２５，Ｌ＝Ｉ５０ｍ：　２．５电动机：Ｍ—Ｐｒ＝７５ｋＷ，ＩＭ＿＿１４０Ａ，Ｉｓｔ＝８８０Ａ：　３各元器件及线路阻抗值计算　３．１高压侧电阻、电抗、相保阻抗、电抗的计算　ｕｌ一　－，×　—１．　０５Ｕｎｚ（Ｉ《）Ｓｘ０４　一　ｍ　０９　５　０５３　Ｏ９９５　０５３（ｍｉｄ　’　ｌ　蒿｛，１　ｘｌ，５３　Ｌ｝｛垮｛ｍ“｝　Ｒｐ　，　：　《啦ｉ¨十觏　起∞　！！　：三　：—２—￣　Ｏ．一０５：ｏ０　“　；　‰　＋越　‰　：　三　３（㈣　ｕａｖ一系统平均电压（单位：ｋＶ）；Ｓ”Ｓ＝一高压侧短路　容量（单位：　）；　Ｒｓ一系统电阻（单位：ｒｎＱ）；ｘｓ一系统电抗（单位：ｍＱ）；　１７８　２０１５年３期　ｚｓ一系统阻抗（单位：ｍＱ）；ｘｐｈｐ．ｓ一系统相保电抗（单　位：ｎｌＱ）；　Ｒｐｈｐ．ｓ一系统相保阻抗（单位：ｍＱ）；Ｒ（１）．ｓ一　正序电阻（单位：１２１Ｑ）；　Ｒ（２）．　负序电阻（单位：Ｉ１１Ｑ）；　Ｒ（０）．Ｓ一　零序电阻（单位：１３３Ｑ）；　Ｘ（１）．ｓ一正序电抗（单位：ｉｎＱ）；Ｘ（２），ｓ一　负序电抗（单位：ｎｌＱ）；　、　Ｘ（２）．ｓ一零序电抗（单位：ＩｎＱ）；　３．２变压器电阻、电抗、相保电阻、相保电抗　变压器电阻、电抗、相保电阻、相保电抗可通过下式计　算，　如＝豢×１０　＝警×ｔ０　；Ｘｒ＝　｛　＝　・兽　变压器相保电阻和相保电抗值与电阻、电抗值一致　Ｘ［；￣Ｉｔｐ＂ｔ　：　Ｒｖ轴　；　以上式中　…　￡鞋貅ｉ毡　ｆ　位：ｍ弛　；岛　强聪瓣｝键执（１｛＝＿Ｌ能，ｉ　ｍ纯）；　辩　一蹙　鞫秣晚蝌ｔ嫩　ｍ驰＇；　ｆ｝ｈｌ　一豫腿黼　｛５｝Ｉ　挺抵ｔ蛳斑：㈣　）；　变隧嚣戮抗｝单能：ｆｉｔ齄）：　ｌ　…　蹙　辫锹拣　牦（雌髓：ｋＷ＞：　一、鬻瓢辫　定电流ｒ单俺。ｋＡ、：　一鬻糍嚣　窿魄壤ｔ簿艇　Ｖ，　～　鲫蓝髓　豁徽（鳓髓：ＭＶＡ）　糍一，＝鞋艇獬ｉ｛ｌｌ揽电　静觳：　也可以通过查表的方式得出，本文为使内容简洁，故采　用查表方式得出　神　一黯　一　｛　一　一７．　３．３母线电阻、电抗、相保电阻、相保电抗　通过查《工业与民用配电设计手册》表４－２４可得，低　压母线单位长度阻抗值如下：　尉槲　０．０２８；　０　１７：嚣ｐｈ牡ｗ　０　（》７８：　ｐｈ社ｍ　０　３６９　本系统图母线长Ｌｍ＝５ｍ，则　０，１４：　黜　８５；　曲ｐ㈣　０　３９；　ｈ　１　８５；　３．４电缆电阻、电抗、相保电阻、相保电抗　通过查《工业与民用配电设计手册》表４－２５可得，低　压电缆单位长度阻抗值如下：　趣＝０，３５１；　＝０，０７９￣Ｒｐｔｍ　５８；Ｘｐｈｌ￣　＝Ｏ．１８７；　本系统图电缆长Ｌｍ＝５ｍ，则　蹄ｍ　５２　龋　；　ｌ　１，８５：Ｒ￣）ｈｐｍ　：２３７；　ｈ　ｍ　２８—０５：　３．５末端电阻之和、电抗之和、相保电阻之和、相保电　抗之和　中国科技期刊数据库科研　姐：＝　ｇ峙　㈨　｝　５４　雌坤ｔ　ｎｉｊ，｛　５．２采用熔断器作接地故障保护　采用熔断器做接地故障保护时应满足Ｉｄ＞￣６Ｉｒ电动机启　穗　ｒ十　母　￡　２０＝２３“ｎｎ｝　动时不切断电源应满Ｉｒ≥（１．０５　１．１０）　ＩＭ；可选Ｉｒ＝１５０Ａ，　Ｒ　ｐ钵墨＝　｜　牡　－　蹿ｒ＊　ｐ　１　十　ｈ　艘｛神　ｊ　２３０　￡　７（ｍｌ　）：　则６Ｉｒ＝９００Ａ。不满足Ｉｄ≥６Ｉｔ要求。　６电动机正常启动和接地故障保护要求选择保护电气　，如　曲　ｓ十　ｐ　啼　帅　ｍ＋一　Ｉ勰３７　《聃　驰》｛　有矛盾时，可采取的措施　二。√辩０　ｉ　成　¨；　（１）增大接地故障电流，可通过相导体及保护接地导　体截面。将导体截面增加到３×７０＋１×３５时，Ｉｄ＝１２１８Ａ，　ｚ　≈　√　船　ｂ　２船蚰　ｎ　采用短路器做接地故障保护时仍不满足要求。直至截面增加　４短路电流计算　到３×１８５＋１×９５时，Ｉｄ＝２８２６Ａ，才满足要求，明显不合　４．１线路末端单相接地故障电流计算　理。　（２）减小启动电流，采用降压启动或软启动，可降低　Ｉｓｅｔ３。一般通过软启动能把启动电流控制在３ＩＭ以内　就本　一一一　　：　一＿｝　森　一端拂７　　例而言，Ｉｓｅｔ３＝（３×１４０）Ａ＝８４０Ａ，取Ｉｓｅｔ３＝８５０Ａ。线路末　４．２线路末端三相电流计算　端接地故障电流Ｉｄ为８８７Ａ，小于１．３　Ｉｓｅｔ３（１．３×８５０　＝１１５０Ａ），，当导体截面增加到３×７０＋１×３５时，Ｉｄ＝１２１８Ａ，　一　Ｍ　采用断路器做接地故障保护时即可满足要求。　（３）采用带剩余电流脱扣器的断路器，断路器的瞬时　５　ＴＮ系统接地故障保护　脱扣器Ｉｓｅｔ３作短路保护，ＲＣＤ的△ｈ１取３００　５００ｍＡ，做线　５．１采用断路器作接地故障保护　路末端接地故障保护。　根据ＧＢ５００５４—２０１１第６．２．４条，当短路保护电气为熔　参考文献　断器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时过　［１］方春恩，梁鸣华，庞力，等．断路器相控开断短路电流　电流脱扣器整定电流的１．３倍。即Ｉｄ≥１．３Ｉｓｅｔ３。　智能控制装置研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２（２３）：　根据ＧＢ５００５５－２０１１第２．３．５条，瞬动过电流脱扣器或　】３８－】４４．　过电流继电器瞬动元件的整定电流应取电动机启动电流周　［２］李贺松，谭征．ＧＥ新一代万能断路器的接地故障保护［Ｊ］　期分量最大有效值的２倍　２．５倍。即Ｉｓｅｔ３＝（２．０￣２．５）Ｉｓｔ。　电气时代，２０１０（１０）．　Ｉｄ一接地故障电流（单位：Ａ）　［３］林小英．浅谈变压器低压侧的短路电流以及低压侧进线　Ｉｓｅｔ１一断路器长延时过电流脱扣器整定电流（单位：Ａ）　断路器的选择［Ｊ］．建筑知识：学术刊，２０１３（８）：３８３．　Ｉｓｅｔ３一断路器瞬时过电流脱扣器整定电流（单位：Ａ）　［４］张立忠，秦立刚，陈文金，等．延时自送电剩余电流动　ｂｔ一电动机启动电流（单位：Ａ）　作断路器原理与安装试验［Ｊ］．农村电工，２０１３（４）：２９—３０．　所以，至少Ｉｓｅｔ３＝２ｘ８８０Ａ＝１７６０Ａ，取Ｉｓｅｔ３＝１８００Ａ，　作者简介：徐强武（１９８７￣），男，助理工程师，从事市政电　ＩＳｅｔ１＝１５０Ａ。　气设计工作　线路末端接地故障电流，不满足ＧＢ５００５４－２０１　１第６．２．４　要求。　（上接第１７７页）　、减少沉降的措施、沉降监测技术等。　５结论　重力式码头、堆场沉降这是海港码头常见现象，主要原　港口作为货物以及旅客集散并变换运输方式的重要场　因是沉降机理不清楚，不能准确控制残余沉降。主要研究黏　地，要有一定面积的水域、陆域供船舶来停靠和出入，并能　土的次固结沉降机理和计算方法及砂土、回填开山石沉降计　够为船舶提供安全停靠和作业的设施、补给、修理等技术服　算方法；适应沉降的码头、轨道梁、道路与堆场面层等结构　务和生活服务。根据我国沿海港口现状和建设技术进展，分　构造措施。　析沿海港口的显著特点和发展趋势，塑造更好的港口建筑及　土工合成材料应用技术土工合成材料具有广阔的应用　环境。　前景，重点开展土工合成材料工作机理和计算理论研究。　参考文献　面层结构港口堆场，特别是集装箱码头堆场使用期普遍　［１］洪承礼．港口规划与布置［Ｊ］．北京：人民交通出版社，　存在堆场混凝土大板、高强联锁块面层发生严重破损，直接　２００５：１２—１３．　影响使用的现象。主要研究混凝土大板、高强联锁块面层受　［２］鞠美庭，方景清，邵超峰．港口环境保护与绿色港口建设　力机理、结构构造等。上述沿海深水港口建设重大技术问题　［Ｍ］．化学工业出版社，２０１１：１１－１２．　的解决，可以突破特殊自然环境下深水港建设和维护的技术　［３］国家发展和改革委员会编写运输研究所．中国港口建设　瓶颈，降低工程造价和全寿命成本，提高港口的营运效率、　发展报告［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０１１（１）：２１－２３．　能力、寿命等使用品质，进一步提高资源的使用效率，建设　［４］罗丰林．材料价格上涨对水工工程造价的影响及对策［Ｊ］　环保型、节能型港口，使我国的港口建设技术处于世界先进　商场现代化，２０１０（１４）：１卜ｌ２．　水平。　２０１５年３期１７９