陳 劍 峰

[上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司, 上?！?00092]

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TN系統(tǒng)過電流保護電器兼作間接接觸防護電器靈敏度校驗實例

陳 劍 峰

[上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司, 上海200092]

摘要：結合某地下建筑排風機供電設計實例,從實際計算的角度探討了TN系統(tǒng)過電流保護電器兼作間接防護電器時有關靈敏度校驗的問題。提出對于遠距離供電線路,利用過電流保護電器兼作間接防護電器的做法并不能達到保護要求,須重視保護靈敏度的校驗,并通過加裝剩余電流保護器,以便在發(fā)生接地故障時及時切除故障。

關鍵詞：接地故障; 過電流保護電器; 相保阻抗; 靈敏度

0引言

GB 50054—2011《低壓配電設計規(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電器兼作間接防護電器時,其動作特性應符合本規(guī)范第5.2.8條的規(guī)定;當不符合規(guī)定時,應采用剩余電流動作保護電器?！比欢?隨著建設工程規(guī)模的日益龐大,部分末端設備配電線路距離電源較遠,有的甚至接近150 m。在此情況下,采用過電流保護電器兼作間接防護電器時,其動作特性往往不滿足規(guī)范要求。因此,計算配電線路末端單相接地故障電流,從而校驗過電流保護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,并設有低壓配電間,由地面用戶站10/0.4 kV變電所引來兩路0.38/0.22 kV電源。兩路電源通過兩根交聯聚乙烯電力電纜YJV22-4×185埋地引入地下室配電間,線路長L1=50 m;地下室某排風機采用阻燃型交聯聚乙烯電力電纜ZRYJV-4×35-(E)16供電,線路長度L2=100 m,排風機額定功率為37 kW,功率因數為0.8;地面用戶站設有2臺Dyn11連接SCB10型630 kVA變壓器(uk=6%),并設有4 m長銅母排規(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算

當線路末端發(fā)生短路時,故障回路阻抗包含變壓器高壓側系統(tǒng)阻抗、變壓器阻抗、變壓器低壓側母線段阻抗及配電線路阻抗。由于變壓器高壓側系統(tǒng)阻抗設計涉及電力系統(tǒng)運行參值,且一般數值較小,故忽略,即視為無窮大系統(tǒng)。

查文獻[2],計算各元器件相?；芈返淖杩?。

(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保護電器的選擇

GB 50055—2011《通用用電設備配電設計規(guī)范》[3]第2.3.1條規(guī)定:“交流電動機應裝設短路保護和接地故障的保護。”因此,排煙風機的保護電器應至少滿足風機電動機短路、接地故障及供電線路短路的保護要求。

(1) 風機電動機保護斷路器選擇。標準GB 50055—2011第2.3.5條第3款:“瞬動過電流脫扣器或過電流繼電器瞬動元件的整定電流應取電動機起動電流周期分量最大有效值的2.0～2.5倍?！?/p>

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

本文選用T1M1-125/100/3200斷路器,其瞬動電流脫扣器整定值設定為

Iset=12In=12×100=1.2kA>1.082kA

(2) 風機供電線路保護斷路器選擇。由文獻[1]知

1.2×[2×0.492]=1.180 8kA

式中:Krel——低壓斷路器瞬時脫扣器可靠系數,取1.2;

IC(n-1)——除起動電流最大的一臺電動機以外的線路計算電流,取0。

上述斷路器選型滿足作為線路電器的要求。

4過電流保護電器兼作間接防護電器靈敏度校驗

當采用瞬時或短延時動作的低壓斷路器作接地故障保護時,接地故障電流Id與瞬時或短延時過電流脫扣器整定電流的比值不小于1.3[2]:

根據前面的計算結果,Id=0.845 kA,Iset=1.2 kA,則

顯然,該結果不滿足過電流保護電器兼作間接防護電器的靈敏度要求。由以上分析可知,對于遠距離供電線路,利用過電流保護電器兼作間接防護電器的做法往往并不能達到保護要求,可見校驗工作的必要性[4]。

對于上述情況,可在地下室的低壓配電柜內加裝剩余電流保護器,在發(fā)生接地故障時及時切除故障。

5結語

對于遠距離的配電線路,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電器兼作間接防護電器時,必須充分重視保護靈敏度的校驗,以便在發(fā)生接地故障時剩余電流保護器能及時切除故障。

參考文獻

[1]低壓配電設計規(guī)范:GB 50054—5011[S].

[2]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院.工業(yè)與民用配電設計手冊[M].3版.北京:中國電力出版社,2005.

[3]通用用電設備配電設計規(guī)范:GB 50055—2011[S].

[4]民用建筑電氣設計規(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：TU 856

文獻標志碼：B

文章編號：1674-8417(2016)04-0033-02