低壓配電知識(shí)短路電流計(jì)算

1、短路電流計(jì)算Building a New Electric WorldSLIC-LVDI - 2008 - 05一般規(guī)定 根據(jù) IEC60364-434.2 和 IEC60364-533.2 條文中的規(guī)定，必須計(jì)算在電路電源點(diǎn)的預(yù)期最大短路電流和電路末端的預(yù)期最小短路電流。 預(yù)期最大短路電流確定： 斷路器的選擇：斷路器的額定運(yùn)行分?jǐn)嗄芰?(Ics) 應(yīng)大于或等于預(yù)期最大短路電流 Isc。 負(fù)荷開關(guān)的選擇：斷路器的額定接通能力 (Icm)和斷路器的額定短時(shí)耐受電流 (Icw )是否滿足回路短路預(yù)期電流要求。 電氣線路和開關(guān)裝置的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性 預(yù)期最小短路電流確定：開關(guān)靈敏度校驗(yàn) 當(dāng)下列情況

2、時(shí)，選擇脫扣器 (曲線) 和熔斷器： 人身保護(hù)取決于所選的脫扣器和熔斷器 (TN-IT 系統(tǒng)) 電纜很長(zhǎng)時(shí) 電源阻抗大 (發(fā)電機(jī)組) 時(shí) 在所有情況下，保護(hù)裝置應(yīng)與電纜的熱效應(yīng) I2dt K2S2 相適應(yīng)SLIC-LVDI - 2008 - 05分?jǐn)嗄芰πｒ?yàn)斷路器分?jǐn)嗄芰?yīng)不小于預(yù)期最大短路電流Ics (Icu)IscmaxIcu斷路器極限短路分?jǐn)嗄芰cs斷路器運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰scmax安裝點(diǎn)預(yù)期最大短路電流SLIC-LVDI - 2008 - 05電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn)當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間不大于5s時(shí)，絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定應(yīng)按下式校驗(yàn)：S t S絕緣導(dǎo)體的線芯截面 ( mm2)I 短路電流有效值 ( A

3、)t 導(dǎo)體內(nèi)短路電流持續(xù)作用的時(shí)間 ( s )K不同絕緣的計(jì)算系數(shù)IKSLIC-LVDI - 2008 - 05 絕緣材料的 K 值，供計(jì)算短路電流熱效應(yīng)用導(dǎo)體材質(zhì)絕緣材料限定起始限定最終K溫度 C 溫度 C 銅pvc70160/140115/10360C 橡膠6020014185C 橡膠8522013490C 熱凝固的90250143油浸紙80160108礦物質(zhì)導(dǎo)體70160115中間接頭盒及密封劑105250135鋁pvc70160/14076/6860C 橡膠602009385C 橡膠852208990C 熱凝固的9025094油浸紙8016071 注：表中對(duì)限定最終溫度和 K 列出二個(gè)

4、值，較低的值用于截面積大于 300mm2 的電纜。電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn)SLIC-LVDI - 2008 - 05高壓/低壓變壓器額定值負(fù)荷額定 值 功率因數(shù) 同時(shí)系數(shù) 暫載率 預(yù)見的增長(zhǎng)系數(shù)導(dǎo)體特性 母線： 長(zhǎng)度 寬度 厚度 電纜： 絕緣材料 單芯或多芯 長(zhǎng)度 截面 環(huán)境： 環(huán)境溫度 敷設(shè)方式 并列敷設(shè)回路數(shù)上方側(cè)短路容量 SscUsc (%)在變壓器出線端 Isc總配電柜引出線 Isc二次配電柜的首端 Isc末端配電柜的首端 Isc最終引出線末端的 Isc-饋電線-額定電流-電壓降分?jǐn)嗄芰λ矔r(shí)脫扣設(shè)定主斷路器總配電柜出線斷路器二級(jí)配電斷路器分?jǐn)嗄芰λ矔r(shí)脫扣設(shè)定分?jǐn)嗄芰λ矔r(shí)脫扣設(shè)定分?jǐn)嗄芰λ矔r(shí)脫扣設(shè)

5、定末端配電斷路器短路電流計(jì)算步驟SLIC-LVDI - 2008 - 05ZIUAZtXZIUABZtXIsc3= =UZtUR2 + X2ZtR2X2短路電流的定義短路電流是由于在正常供電時(shí)有電位差的兩點(diǎn)之間，發(fā)生一起阻抗極小的故障而引起的過(guò)電流。SLIC-LVDI - 2008 - 05 三相故障 相間故障ZLZLZLZLZLZscVZscUZscIsc2U2ZscIsc3U/3Zsc不同的短路電流VZscSLIC-LVDI - 2008 - 05 相對(duì)中性線故障 相對(duì)地故障ZLZLnZLZ(0)ZSCVZ(0)ZSCVZLnIsc (0)U/3Zsc + Z(0)Isc1U/3Zsc +

6、 ZLn不同的短路電流（續(xù)）VZscVZscSLIC-LVDI - 2008 - 05 阻抗法： 用于計(jì)算三相系統(tǒng)中任一點(diǎn)的短路電流，該方法具 有高的計(jì)算精度Isck = = U20: 變壓器二次側(cè)空載線電壓 Zk : 故障點(diǎn)電源側(cè)每相總阻抗U20 Rk2 + Xk233U20 Zk短路電流的計(jì)算方法阻抗法SLIC-LVDI - 2008 - 05 計(jì)算裝置各個(gè)組成部分的電阻及電抗M電路圖 裝置的組成部分 電阻 (m) 電抗 (m)上方側(cè)網(wǎng)絡(luò)Ssc變壓器S, Usc, U斷路器母線電纜 (4)R 極小S100kVAR 極小R 極小R = (3)R = (3)LSLS X = (1) X =Us

7、c (2)X 極小（0.15毫歐）X = 0.15m/mX = 0.08m/mU2Ssc U2SIsc = kAU3 R2 + X2(1) Ssc: 上方側(cè)網(wǎng)絡(luò)的短路容量，單位 VA (通常為 200MVA);U為變壓器低壓側(cè)空載電壓(2) 此公式實(shí)際為阻抗公式；Usc: 短路電壓 (即變壓器短路阻抗)，S: 變壓器視在容量，單位 kVA；U為變壓器低壓側(cè)開路電壓U20；R=(Pcu*1000)/3In2(3) = 22.5 (銅)， = 36 (鋁)，L 單位為 m，S 單位為 mm2(4) 如果每相有數(shù)根電纜并聯(lián)，將一根電纜的電阻和電抗除以電纜根數(shù)。阻抗法計(jì)算短路電流計(jì)算表SLIC-LVD

8、I - 2008 - 05 合成法： 當(dāng)不掌握電源參數(shù)時(shí)，可以根據(jù)回路首端已知的短路電流計(jì)算回路末端的短路電流。IscB = = IscA IscA:上級(jí)短路電流 IscB: 線路末端短路電流 Zc: 回路阻抗 U：系統(tǒng)標(biāo)稱相電壓UU + Zc IscAUU/ IscA+ Zc短路電流的計(jì)算方法-合成法注：(1)回路阻抗 Zc采用代數(shù)相加，而非求矢量和。所以用此方法得出的B點(diǎn)的短路電流小于實(shí)際電流，如果用此計(jì)算電流整定過(guò)電流保護(hù)，繼電器、斷路器動(dòng)作將更可靠。SLIC-LVDI - 2008 - 05短路電流速查表SLIC-LVDI - 2008 - 05 傳統(tǒng)法：當(dāng)不掌握給定回路電源側(cè)的阻抗或

9、短路電流時(shí)，可用這種方法計(jì)算線路末端的最小短路電流 Iscmin或單相對(duì)地故障電流 Id。具體方法將在 TN系統(tǒng)的分析中詳細(xì)介紹。短路電流的計(jì)算方法（續(xù)）SLIC-LVDI - 2008 - 05D3D1D2 思考： 兩臺(tái)同容量變壓器并聯(lián)運(yùn)行，變壓器低壓側(cè)短路電流為25KA 確定三臺(tái)斷路器的分?jǐn)嗄芰膳_(tái)變壓器并聯(lián)時(shí)的情況Isc1Isc2Isc3Isc3=Isc1+Isc2SLIC-LVDI - 2008 - 05斷路器上下級(jí)配合配電系統(tǒng)是一個(gè)完整的、相互關(guān)聯(lián)的整體，每一級(jí)的保護(hù)電器的選擇必須滿足可靠、經(jīng)濟(jì)的原則。上下級(jí)配合的可靠性：增加配電回路的選擇性，避免擴(kuò)大故障范圍。上下級(jí)配合的可靠性：利

10、用級(jí)聯(lián)技術(shù)降低下方側(cè)的保護(hù)電器使用分?jǐn)嗄芰?，而使設(shè)備、外殼和設(shè)計(jì)獲得很大的節(jié)約。上下級(jí)配合中必須清楚的三個(gè)概念限流斷路器選擇性級(jí)聯(lián)簡(jiǎn)便選型方法SLIC-LVDI - 2008 - 05限流斷路器的裝置提供若干優(yōu)點(diǎn)： 限流斷路器能明顯地將裝置中短路電流產(chǎn)生的不良效應(yīng)減小。 降低電纜的發(fā)熱，從而延長(zhǎng)電纜的壽命。 降低電動(dòng)力，因而能使電氣觸頭的變形或損壞減輕。 對(duì)鄰近電路的測(cè)量設(shè)備的影響減小。限流斷路器的優(yōu)點(diǎn)SLIC-LVDI - 2008 - 05動(dòng)觸頭為了斷開和分?jǐn)嘌杆? 我們必須加強(qiáng)斥力.E41313E413141. 單斥力回路2. 雙斥力3. 分離器1. 單斥力回路2. 雙斥力(使用雙觸頭）

11、3. 分離器或推出器, 磁芯推或拉動(dòng)觸頭 E41315分離器限流斷路器技術(shù)SLIC-LVDI - 2008 - 05靜觸頭封閉小室氣體產(chǎn)生部分滅弧柵滅弧柵氣體產(chǎn)生部分旋轉(zhuǎn)觸頭磁屏蔽靜觸頭NSX，NS，NSE 限流斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)SLIC-LVDI - 2008 - 05小而輕觸頭可以“盡早”斥開,“快速“分?jǐn)喽搪冯娏?旋轉(zhuǎn):雙斥力,雙滅弧柵,低阻力“快速” 且 “ 高效.獨(dú)特的雙旋轉(zhuǎn)觸頭SLIC-LVDI - 2008 - 05獨(dú)立.快速分?jǐn)鄰膲毫Ξa(chǎn)生1 ms,完全分?jǐn)鄷r(shí)間2 ms.斥力產(chǎn)生閾值 = 25 In 新穎的能量脫扣技術(shù)SLIC-LVDI - 2008 - 05峰值限流曲線Compac

12、t NS 的限流曲線實(shí)際受限制的短路電流和預(yù)期短路電流的比值。SLIC-LVDI - 2008 - 05Compact NS 的限流曲線（續(xù)）熱效應(yīng)曲線：電阻為1歐的導(dǎo)體通過(guò)短路電流時(shí)的能量損耗。熱效應(yīng)曲線SLIC-LVDI - 2008 - 05無(wú)論什么故障條件:過(guò)載短路絕緣故障只能由最靠近故障點(diǎn)的上級(jí)斷路器脫扣供電連續(xù)性.其他出線回路的供電不受影響CB1只有CB2 脫扣CB2保護(hù)開關(guān)的選擇性SLIC-LVDI - 2008 - 05電流的選擇性:基于保護(hù)設(shè)備電流設(shè)定值的不同;時(shí)間的選擇性:基于保護(hù)響應(yīng)時(shí)間設(shè)定值的不同;邏輯選擇性:根據(jù)故障位置，緊靠故障的上級(jí)斷路器： - 故障檢測(cè)； - 向

13、其上級(jí)斷路器發(fā)送不脫扣信號(hào).能量選擇性：此原理基于保護(hù)設(shè)備特殊限流能力和靈敏反映斷路器中短路所產(chǎn)生的能量的脫扣。當(dāng)兩個(gè)斷路器檢測(cè)到大電流時(shí)，下級(jí)斷路器限流非?？欤霞?jí)斷路器產(chǎn)生的能量不足以使其脫扣。各種選擇性技術(shù)SLIC-LVDI - 2008 - 05(A類斷路器)短路保護(hù)動(dòng)作值不同電流選擇性SLIC-LVDI - 2008 - 05(B類斷路器)保護(hù)延時(shí)時(shí)間不同時(shí)間選擇性SLIC-LVDI - 2008 - 05具有很強(qiáng)電動(dòng)力承受能力的斷路器(Masterpact 斷路器) 在下級(jí)斷路器分?jǐn)嗄芰σ韵拢訒r(shí)可以保證完全選擇性.分?jǐn)嗄芰cu/Ics = IcwIcw = Icu = Ics短

14、路保護(hù)設(shè)備運(yùn)行之間的延時(shí)完全的時(shí)間選擇性SLIC-LVDI - 2008 - 05通過(guò)區(qū)域選擇性聯(lián)鎖(ZSI) 安裝在 B 的保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)并傳送信號(hào)給 A ; 安裝在 A 的保護(hù)系統(tǒng)接收B的信號(hào).C 瞬動(dòng)，消除故障B 瞬動(dòng)自鎖，短延時(shí)保留A 瞬動(dòng)閉鎖，保持閉合ZSID2邏輯選擇性aABC設(shè)備D1SLIC-LVDI - 2008 - 05脫扣曲線不脫扣能量曲線能量選擇性SLIC-LVDI - 2008 - 05IEC60947-2 定義了計(jì)算選擇性的方法:比較運(yùn)行曲線的能量下級(jí)斷路器的限流曲線上級(jí)斷路器的不脫扣能量曲線II2t能量選擇性（續(xù)）SLIC-LVDI - 2008 - 05I Is下級(jí)

15、斷路器限流后的能量超過(guò)上級(jí)斷路器脫扣的最小能量 :不具有選擇性.上級(jí)斷路器不脫扣曲線與下級(jí)斷路器部分選擇性與下級(jí)斷路器完全選擇性能量選擇性的極限SLIC-LVDI - 2008 - 05選擇性表SLIC-LVDI - 2008 - 05定義：限流斷路器能夠抑制通過(guò)的短路電流峰值，因此，同正常情況相比，大大降低了其下級(jí)電路開關(guān)和電路元件的短路分?jǐn)嗄芰?、熱承受能力和電磁承受能力。CB2無(wú)級(jí)聯(lián)有級(jí)聯(lián)Icu Icu Isc下級(jí)斷路器使用低分?jǐn)嗄芰χ礐B1 Isc什么是級(jí)聯(lián)SLIC-LVDI - 2008 - 05 原理：上一級(jí)的斷路器對(duì)短路電流相當(dāng)于一阻擋物。因而允許下級(jí)斷路器的分?jǐn)嗄芰傻陀陬A(yù)期短路電流。 級(jí)聯(lián)的原理在 GB14048.2, 附錄A中被稱為后備保護(hù) 級(jí)聯(lián)只能由實(shí)