趙柯宇

摘 要：介紹TN系統(tǒng)單相接地短路故障的保護(hù)；推導(dǎo)出了采用過(guò)流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)時(shí)最大電纜允許長(zhǎng)度的計(jì)算公式；新公式易于用電算工具進(jìn)行批量計(jì)算，且計(jì)算結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)更具指導(dǎo)意義；同時(shí)對(duì)電纜長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致保護(hù)電器不能可靠動(dòng)作的情況進(jìn)行了應(yīng)對(duì)策略分析。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng) 單相接地故障 短路電流

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（c）-0060-03

Abstract：Introduce the protection of single-phase to earth fault in TN low voltage distribution system；Deducing the computing formula to maximum length of electric cable with overcurrent protection doubles as earth fault protection.The new formula can be batch computing easily，and the results have more guiding significance to engineering design；Meanwhile some strategies have be presented to respond the unreliable moving of protective devices with overlength cable.

Key words：low voltage distribution system single-phase to earth fault short-circuit current

在TN接線的低壓配電系統(tǒng)中，單相接地為此系統(tǒng)短路電流最小的故障方式。當(dāng)TN系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，確保保護(hù)電器能可靠動(dòng)作是低壓配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。但由于TN系統(tǒng)單相接地故障電流計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果通用性不強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)際電氣設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員未對(duì)單相接地故障發(fā)生時(shí)保護(hù)電器動(dòng)作的可靠性進(jìn)行校核。針對(duì)此種情況，本文對(duì)保護(hù)計(jì)算的目標(biāo)值進(jìn)行了調(diào)整，并推導(dǎo)出配套的算式算法，使計(jì)算結(jié)果更具有通用性，同時(shí)針對(duì)采用短路保護(hù)兼作接地故障保護(hù)時(shí)保護(hù)電器不能可靠動(dòng)作的情況進(jìn)行了應(yīng)對(duì)策略分析。

1 單相接地故障保護(hù)按（7）式計(jì)算的供電線路最大允許長(zhǎng)度雖然涉及到的參數(shù)較多，但算式本身計(jì)算關(guān)系較為簡(jiǎn)潔明晰，借助于execle等工具能很容易對(duì)適用于特定工程的各個(gè)等級(jí)的斷路器出線回路最大允許長(zhǎng)度進(jìn)行批量計(jì)算。

表1中給出了高壓側(cè)短路容量為100 MVA，變壓器低壓側(cè)相電壓為220 V，母線規(guī)格按圖集03D201-4，P229頁(yè)取值，母線長(zhǎng)度取為20 m，各規(guī)格變壓器（變壓器參數(shù)按S11系列全密封電力變壓器技術(shù)參數(shù)取值）采用Dyn11接線，配不同大小出線回路時(shí)各出線斷路器所接電纜的最大允許長(zhǎng)度。

對(duì)于多級(jí)配電供電電纜的最大允許長(zhǎng)度計(jì)算，可以將已確定的前幾級(jí)配電電纜阻抗值計(jì)入中，再按式（7）核算當(dāng)前電纜出線中所允許的最大電纜長(zhǎng)度?；虬锤骷?jí)配電的電纜回路按比例進(jìn)行折算。以500 kVA變壓器下二級(jí)配電線路，一級(jí)配電為額定電流100 A出線，二級(jí)配電為額定電流為25 A出線，上級(jí)系統(tǒng)短路容量與變壓器接法、母線規(guī)格、斷路器瞬動(dòng)值、配線電纜規(guī)格取值均與表1相同為例，若一級(jí)額定電流100 A的配電線路長(zhǎng)40 m，查表1占其最大電纜允許長(zhǎng)度的40%，則二級(jí)配電線路額定電流25 A的出線，其電纜允許長(zhǎng)度為表1所列最大允許長(zhǎng)度78 m的60%，即二級(jí)配電電纜允許長(zhǎng)度為46.8 m，多級(jí)配電情況依次類推。

4 采用斷路器過(guò)電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)不能滿足要求時(shí)的應(yīng)對(duì)策略

提高TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，配電手冊(cè)中對(duì)此亦進(jìn)行了分析，可以從以下2個(gè)方向考慮：

（1）提高接地故障電流值：①盡可能選用Dyn11接線組別變壓器取代Yyn0接線組別的變壓器（因Dyn11接線比Yyn0接線零序阻抗要小得多）；②加大相導(dǎo)體或保護(hù)導(dǎo)體的截面；③改變線路結(jié)構(gòu)，如采用封閉型母線、架空線路改電纜以降低供電線路的電抗值。

（2）降低保護(hù)電器的動(dòng)作電流值：①采用熔斷器或帶有短延時(shí)的斷路器；②采用帶零序電流保護(hù)的斷路器（不適用與諧波電流較大的配電線路）；③采用帶剩余電流保護(hù)的斷路器（不適用于TN-C系統(tǒng)）；④對(duì)于馬達(dá)回路可利用其單相接地保護(hù)功能或漏電保護(hù)功能通過(guò)斷路器分勵(lì)脫扣聯(lián)跳斷路器。

5 結(jié)語(yǔ)

TN低壓配電系統(tǒng)中單相接地故障是短路電流最小的一種故障方式。在發(fā)生此種故障時(shí)，保護(hù)電器動(dòng)作的可靠性，對(duì)安全用電與預(yù)防電氣火災(zāi)具有重要意義。但在以往的工程設(shè)計(jì)中，由于校驗(yàn)保護(hù)電器單相接地故障動(dòng)作靈敏度是采用特定線路末端單相接地短路電流值與保護(hù)電氣可靠動(dòng)作電流比較進(jìn)行校驗(yàn)，而線路末端單相接地短路電流計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果只能針對(duì)特定線路，不具備通用性，導(dǎo)致在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)師沒(méi)有對(duì)此進(jìn)行校驗(yàn)，留下了安全隱患。通過(guò)本文所述的計(jì)算方法，借助execle等電算工具，可以很方便的一次性計(jì)算出針對(duì)特定項(xiàng)目、采用斷路器過(guò)電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)的所有TN系統(tǒng)低壓出線電纜最大允許長(zhǎng)度，同時(shí)給出了電纜長(zhǎng)度超過(guò)最大允許長(zhǎng)度時(shí)的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)工程設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50054-2011，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[2] GB16895.21-2011，建筑物電氣裝置第4-41部分：安全防護(hù)電擊防護(hù)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[3] 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，2005：871.

[4] 胡國(guó)紅.低壓電網(wǎng)單相接地故障保護(hù)研究[J].能源與節(jié)能，2013（4）：113-115.endprint

摘 要：介紹TN系統(tǒng)單相接地短路故障的保護(hù)；推導(dǎo)出了采用過(guò)流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)時(shí)最大電纜允許長(zhǎng)度的計(jì)算公式；新公式易于用電算工具進(jìn)行批量計(jì)算，且計(jì)算結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)更具指導(dǎo)意義；同時(shí)對(duì)電纜長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致保護(hù)電器不能可靠動(dòng)作的情況進(jìn)行了應(yīng)對(duì)策略分析。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng) 單相接地故障 短路電流

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（c）-0060-03

Abstract：Introduce the protection of single-phase to earth fault in TN low voltage distribution system；Deducing the computing formula to maximum length of electric cable with overcurrent protection doubles as earth fault protection.The new formula can be batch computing easily，and the results have more guiding significance to engineering design；Meanwhile some strategies have be presented to respond the unreliable moving of protective devices with overlength cable.

Key words：low voltage distribution system single-phase to earth fault short-circuit current

在TN接線的低壓配電系統(tǒng)中，單相接地為此系統(tǒng)短路電流最小的故障方式。當(dāng)TN系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，確保保護(hù)電器能可靠動(dòng)作是低壓配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。但由于TN系統(tǒng)單相接地故障電流計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果通用性不強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)際電氣設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員未對(duì)單相接地故障發(fā)生時(shí)保護(hù)電器動(dòng)作的可靠性進(jìn)行校核。針對(duì)此種情況，本文對(duì)保護(hù)計(jì)算的目標(biāo)值進(jìn)行了調(diào)整，并推導(dǎo)出配套的算式算法，使計(jì)算結(jié)果更具有通用性，同時(shí)針對(duì)采用短路保護(hù)兼作接地故障保護(hù)時(shí)保護(hù)電器不能可靠動(dòng)作的情況進(jìn)行了應(yīng)對(duì)策略分析。

1 單相接地故障保護(hù)按（7）式計(jì)算的供電線路最大允許長(zhǎng)度雖然涉及到的參數(shù)較多，但算式本身計(jì)算關(guān)系較為簡(jiǎn)潔明晰，借助于execle等工具能很容易對(duì)適用于特定工程的各個(gè)等級(jí)的斷路器出線回路最大允許長(zhǎng)度進(jìn)行批量計(jì)算。

表1中給出了高壓側(cè)短路容量為100 MVA，變壓器低壓側(cè)相電壓為220 V，母線規(guī)格按圖集03D201-4，P229頁(yè)取值，母線長(zhǎng)度取為20 m，各規(guī)格變壓器（變壓器參數(shù)按S11系列全密封電力變壓器技術(shù)參數(shù)取值）采用Dyn11接線，配不同大小出線回路時(shí)各出線斷路器所接電纜的最大允許長(zhǎng)度。

對(duì)于多級(jí)配電供電電纜的最大允許長(zhǎng)度計(jì)算，可以將已確定的前幾級(jí)配電電纜阻抗值計(jì)入中，再按式（7）核算當(dāng)前電纜出線中所允許的最大電纜長(zhǎng)度。或按各級(jí)配電的電纜回路按比例進(jìn)行折算。以500 kVA變壓器下二級(jí)配電線路，一級(jí)配電為額定電流100 A出線，二級(jí)配電為額定電流為25 A出線，上級(jí)系統(tǒng)短路容量與變壓器接法、母線規(guī)格、斷路器瞬動(dòng)值、配線電纜規(guī)格取值均與表1相同為例，若一級(jí)額定電流100 A的配電線路長(zhǎng)40 m，查表1占其最大電纜允許長(zhǎng)度的40%，則二級(jí)配電線路額定電流25 A的出線，其電纜允許長(zhǎng)度為表1所列最大允許長(zhǎng)度78 m的60%，即二級(jí)配電電纜允許長(zhǎng)度為46.8 m，多級(jí)配電情況依次類推。

4 采用斷路器過(guò)電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)不能滿足要求時(shí)的應(yīng)對(duì)策略

提高TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，配電手冊(cè)中對(duì)此亦進(jìn)行了分析，可以從以下2個(gè)方向考慮：

（1）提高接地故障電流值：①盡可能選用Dyn11接線組別變壓器取代Yyn0接線組別的變壓器（因Dyn11接線比Yyn0接線零序阻抗要小得多）；②加大相導(dǎo)體或保護(hù)導(dǎo)體的截面；③改變線路結(jié)構(gòu)，如采用封閉型母線、架空線路改電纜以降低供電線路的電抗值。

（2）降低保護(hù)電器的動(dòng)作電流值：①采用熔斷器或帶有短延時(shí)的斷路器；②采用帶零序電流保護(hù)的斷路器（不適用與諧波電流較大的配電線路）；③采用帶剩余電流保護(hù)的斷路器（不適用于TN-C系統(tǒng)）；④對(duì)于馬達(dá)回路可利用其單相接地保護(hù)功能或漏電保護(hù)功能通過(guò)斷路器分勵(lì)脫扣聯(lián)跳斷路器。

5 結(jié)語(yǔ)

TN低壓配電系統(tǒng)中單相接地故障是短路電流最小的一種故障方式。在發(fā)生此種故障時(shí)，保護(hù)電器動(dòng)作的可靠性，對(duì)安全用電與預(yù)防電氣火災(zāi)具有重要意義。但在以往的工程設(shè)計(jì)中，由于校驗(yàn)保護(hù)電器單相接地故障動(dòng)作靈敏度是采用特定線路末端單相接地短路電流值與保護(hù)電氣可靠動(dòng)作電流比較進(jìn)行校驗(yàn)，而線路末端單相接地短路電流計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果只能針對(duì)特定線路，不具備通用性，導(dǎo)致在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)師沒(méi)有對(duì)此進(jìn)行校驗(yàn)，留下了安全隱患。通過(guò)本文所述的計(jì)算方法，借助execle等電算工具，可以很方便的一次性計(jì)算出針對(duì)特定項(xiàng)目、采用斷路器過(guò)電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)的所有TN系統(tǒng)低壓出線電纜最大允許長(zhǎng)度，同時(shí)給出了電纜長(zhǎng)度超過(guò)最大允許長(zhǎng)度時(shí)的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)工程設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50054-2011，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[2] GB16895.21-2011，建筑物電氣裝置第4-41部分：安全防護(hù)電擊防護(hù)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[3] 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，2005：871.

[4] 胡國(guó)紅.低壓電網(wǎng)單相接地故障保護(hù)研究[J].能源與節(jié)能，2013（4）：113-115.endprint

摘 要：介紹TN系統(tǒng)單相接地短路故障的保護(hù)；推導(dǎo)出了采用過(guò)流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)時(shí)最大電纜允許長(zhǎng)度的計(jì)算公式；新公式易于用電算工具進(jìn)行批量計(jì)算，且計(jì)算結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)更具指導(dǎo)意義；同時(shí)對(duì)電纜長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致保護(hù)電器不能可靠動(dòng)作的情況進(jìn)行了應(yīng)對(duì)策略分析。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng) 單相接地故障 短路電流

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（c）-0060-03

Abstract：Introduce the protection of single-phase to earth fault in TN low voltage distribution system；Deducing the computing formula to maximum length of electric cable with overcurrent protection doubles as earth fault protection.The new formula can be batch computing easily，and the results have more guiding significance to engineering design；Meanwhile some strategies have be presented to respond the unreliable moving of protective devices with overlength cable.

Key words：low voltage distribution system single-phase to earth fault short-circuit current

在TN接線的低壓配電系統(tǒng)中，單相接地為此系統(tǒng)短路電流最小的故障方式。當(dāng)TN系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，確保保護(hù)電器能可靠動(dòng)作是低壓配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。但由于TN系統(tǒng)單相接地故障電流計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果通用性不強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)際電氣設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員未對(duì)單相接地故障發(fā)生時(shí)保護(hù)電器動(dòng)作的可靠性進(jìn)行校核。針對(duì)此種情況，本文對(duì)保護(hù)計(jì)算的目標(biāo)值進(jìn)行了調(diào)整，并推導(dǎo)出配套的算式算法，使計(jì)算結(jié)果更具有通用性，同時(shí)針對(duì)采用短路保護(hù)兼作接地故障保護(hù)時(shí)保護(hù)電器不能可靠動(dòng)作的情況進(jìn)行了應(yīng)對(duì)策略分析。

1 單相接地故障保護(hù)按（7）式計(jì)算的供電線路最大允許長(zhǎng)度雖然涉及到的參數(shù)較多，但算式本身計(jì)算關(guān)系較為簡(jiǎn)潔明晰，借助于execle等工具能很容易對(duì)適用于特定工程的各個(gè)等級(jí)的斷路器出線回路最大允許長(zhǎng)度進(jìn)行批量計(jì)算。

表1中給出了高壓側(cè)短路容量為100 MVA，變壓器低壓側(cè)相電壓為220 V，母線規(guī)格按圖集03D201-4，P229頁(yè)取值，母線長(zhǎng)度取為20 m，各規(guī)格變壓器（變壓器參數(shù)按S11系列全密封電力變壓器技術(shù)參數(shù)取值）采用Dyn11接線，配不同大小出線回路時(shí)各出線斷路器所接電纜的最大允許長(zhǎng)度。

對(duì)于多級(jí)配電供電電纜的最大允許長(zhǎng)度計(jì)算，可以將已確定的前幾級(jí)配電電纜阻抗值計(jì)入中，再按式（7）核算當(dāng)前電纜出線中所允許的最大電纜長(zhǎng)度?；虬锤骷?jí)配電的電纜回路按比例進(jìn)行折算。以500 kVA變壓器下二級(jí)配電線路，一級(jí)配電為額定電流100 A出線，二級(jí)配電為額定電流為25 A出線，上級(jí)系統(tǒng)短路容量與變壓器接法、母線規(guī)格、斷路器瞬動(dòng)值、配線電纜規(guī)格取值均與表1相同為例，若一級(jí)額定電流100 A的配電線路長(zhǎng)40 m，查表1占其最大電纜允許長(zhǎng)度的40%，則二級(jí)配電線路額定電流25 A的出線，其電纜允許長(zhǎng)度為表1所列最大允許長(zhǎng)度78 m的60%，即二級(jí)配電電纜允許長(zhǎng)度為46.8 m，多級(jí)配電情況依次類推。

4 采用斷路器過(guò)電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)不能滿足要求時(shí)的應(yīng)對(duì)策略

提高TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，配電手冊(cè)中對(duì)此亦進(jìn)行了分析，可以從以下2個(gè)方向考慮：

（1）提高接地故障電流值：①盡可能選用Dyn11接線組別變壓器取代Yyn0接線組別的變壓器（因Dyn11接線比Yyn0接線零序阻抗要小得多）；②加大相導(dǎo)體或保護(hù)導(dǎo)體的截面；③改變線路結(jié)構(gòu)，如采用封閉型母線、架空線路改電纜以降低供電線路的電抗值。

（2）降低保護(hù)電器的動(dòng)作電流值：①采用熔斷器或帶有短延時(shí)的斷路器；②采用帶零序電流保護(hù)的斷路器（不適用與諧波電流較大的配電線路）；③采用帶剩余電流保護(hù)的斷路器（不適用于TN-C系統(tǒng)）；④對(duì)于馬達(dá)回路可利用其單相接地保護(hù)功能或漏電保護(hù)功能通過(guò)斷路器分勵(lì)脫扣聯(lián)跳斷路器。

5 結(jié)語(yǔ)

TN低壓配電系統(tǒng)中單相接地故障是短路電流最小的一種故障方式。在發(fā)生此種故障時(shí)，保護(hù)電器動(dòng)作的可靠性，對(duì)安全用電與預(yù)防電氣火災(zāi)具有重要意義。但在以往的工程設(shè)計(jì)中，由于校驗(yàn)保護(hù)電器單相接地故障動(dòng)作靈敏度是采用特定線路末端單相接地短路電流值與保護(hù)電氣可靠動(dòng)作電流比較進(jìn)行校驗(yàn)，而線路末端單相接地短路電流計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果只能針對(duì)特定線路，不具備通用性，導(dǎo)致在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)師沒(méi)有對(duì)此進(jìn)行校驗(yàn)，留下了安全隱患。通過(guò)本文所述的計(jì)算方法，借助execle等電算工具，可以很方便的一次性計(jì)算出針對(duì)特定項(xiàng)目、采用斷路器過(guò)電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)的所有TN系統(tǒng)低壓出線電纜最大允許長(zhǎng)度，同時(shí)給出了電纜長(zhǎng)度超過(guò)最大允許長(zhǎng)度時(shí)的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)工程設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50054-2011，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[2] GB16895.21-2011，建筑物電氣裝置第4-41部分：安全防護(hù)電擊防護(hù)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[3] 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，2005：871.

[4] 胡國(guó)紅.低壓電網(wǎng)單相接地故障保護(hù)研究[J].能源與節(jié)能，2013（4）：113-115.endprint