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在低壓配電系統(tǒng)中，為了確保電氣設備的安全運行，合理整定斷路器的保護參數(shù)至關重要。其中，過載長延時、短路短延時和短路瞬時脫扣電流的設定，直接關系到系統(tǒng)在異常或故障情況下的響應速度與保護效果。那么，這三項關鍵參數(shù)應如何科學、合理地進行整定？本文將圍繞其整定原則、計算方法及實際應用進行深入探討，幫助廣大電氣設計人員掌握正確的保護整定策略，提升配電系統(tǒng)的可靠性與安全性。 █ 斷路器殼架等級額定電流與脫扣器額定電流： 斷路器殼架等級額定電流Inm:指基本幾何尺寸相同和結(jié)構(gòu)相似的框架或塑料外殼中能裝的最大脫扣器的額定電流。 舉個例子：DZ20Y-100/3300-80A DZ表示塑殼式斷路器，20表示設計序號，Y為一般型（指的是額定極限短路分斷能力級別），100A表示斷路器框架等級額定電流，80A表示脫扣器額定電流，3300中3表示3極，300表示熱磁脫扣器。 同一系列中有多種殼架等級額定電流，例如DZ20系列中有100、225、400、630、800、1250等殼架等級額定電流。同一殼架等級額定電流中又有多種脫扣器額定電流，例如100A殼架等級額定電流中有16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A、100A等脫扣器額定電流；225A殼架等級額定電流中有100A，125A、160A、180A、200A、225A脫扣器額定電流。DZ20-100和DZ20-225兩種殼架等級中都有100A脫扣器額定電流，但斷路器體積外形和分斷能力不相同。 █ 熱磁脫扣與電子脫扣：原理、優(yōu)缺點及適用場合： 熱磁脫扣：是復式脫扣，它包含熱脫扣、電磁脫扣兩個功能。熱脫扣是通過雙金屬片過電流延時發(fā)熱變形推動脫扣傳動機構(gòu)，用于過載保護；電磁脫扣是通過電磁線圈的短路電流瞬時推動銜鐵帶動脫扣，用于短路保護。 電子脫扣：可以有以上所有功能，并可以方便地進行整定。電子脫扣器就是用電子元件構(gòu)成的電路，檢測主電路電流，放大、推動脫扣機構(gòu)。 優(yōu)缺點： 熱磁脫扣性能穩(wěn)定且不受電壓波動影響、壽命長、靈敏度低；（推薦使用） 電子脫扣功能完善、靈敏度高、整定方便、受電源影響、略易損壞。 適用場合：要求不高而且參數(shù)固定不變的一般采用熱磁脫扣器，夠經(jīng)濟。 精度要求較高，參數(shù)需要設定或改變的一般采用電子脫扣器，夠安全。 █ 斷路器保護參數(shù)詳解：Ir、Tr、Ii、Isd、Tsd 的含義： Ir- 過載長延時脫扣電流整定值 Tr- 過載長延時脫扣時間整定值 Ii- 短路瞬時脫扣電流整定值 Isd- 短路短延時脫扣電流整定值 Tsd-短路短延時脫扣時間整定值 █ 斷路器整定電流與脫扣特性： 斷路器的整定電流Ir：脫扣器整定到動作的電流值。 脫扣器額定電流In：按（1.2~1.4）xIj進行選擇，其中Ij為計算電流，很多人也用1.1。其實不乘系數(shù)都可以，只要能滿足In≥Ij ，In≤導體（電纜）的載流量就可以。 電磁脫扣器 過載長延時脫扣電流整定： 固定式，Ir=In； 可調(diào)式，Ir=（0.7~1.0）In 短路短延時脫扣電流整定：Isd=（3~5）In（一般情況） 短路瞬時脫扣電流整定：Ii=（5~10）In（一般情況） 電子脫扣器 過載長延時脫扣電流整定：Ir=（0.4~1.0）In 短路短延時脫扣電流整定：Isd=（1.5~10）In 短路瞬時脫扣電流整定值：Ii=（12~15）In B型斷路器-保護電子類負載，瞬時脫扣電流（3-5）In； C型斷路器-保護常規(guī)負載和配電線纜，瞬時脫扣電流（5-10）In； D型斷路器-保護啟動電流大的沖擊性負荷（電動機、變壓器等），瞬時脫扣電流（10-20）In。 注：不同樣本系數(shù)可能不同。 █ 關于（1.05~1.3）Ir理解： 《工業(yè)與民用配電手冊》（第三版）P624~625 ： 過載長延時脫扣器在基準溫度下，在約定不脫扣電流，即電流整定值的1.05倍時，脫扣器的各相極同時通電，斷路器從冷態(tài)開始，在小于約定時間內(nèi)不應發(fā)生脫扣；在約定時間結(jié)束后，立即使電流上升至電流整定值的1.3倍，即達到約定脫扣電流，斷路器在小于約定時間內(nèi)脫扣。 █ 具體整定方法（原理）： 2）短延時脫扣器電流整定 短延時脫扣器電流整定值Isd，可靠系數(shù)1.2，線路中最大一臺電動機的起動電流Im1，除去起動電流最大的一臺電動機外后線路計算電流Ij(n-1) 注：作為照明線路保護的低壓斷路器脫扣電流整定 參見《工業(yè)與民用配電手冊》第636頁；作為電動機保護的低壓斷路器脫扣電流整定 參見《工業(yè)與民用配電手冊》第667頁。 █ 斷路器上下級保護選擇性配合的技術要求： 當上下級斷路器出線端處預期短路電流有較大差別、且均設有瞬時脫扣器時，則上級斷路器的瞬時脫扣整定電流應大于下級的預期短路電流，以保證有選擇性保護 當上下級斷路器距離較近，出線端預期短路電流差別較小時，則上級斷路器宜選用帶有短延時脫扣器延時動作，以保證有選擇配合 當上下級保護電器都采用選擇型斷路器時，為保證上下級之間的動作選擇性，上級斷路器的過載長延時和短路短延時的整定電流，宜不小于下級相應保護整定值的1.3倍 █ 過載長延時、短路短延時、短路瞬時脫扣電流的整定： （1）過載長延時的整定計算方法： 首先需計算出變壓器所帶負荷的總計算電流IC , 根據(jù)IC來選擇變壓器容量并計算出變壓器額定電流，變壓器額定電流Ieb需大于負荷的總計算電流IC ，接下來總進線斷路器的過載長延時整定電流Izd1如何整定呢？ 根據(jù)《全國民用建筑工程設計技術措施--電氣》2009版 第5.4.4條要求：總進線斷路器的過載長延時整定電流Izd1=K1*Ieb，其中K1為可靠系數(shù)取1.1（考慮整定誤差），也就是過載長延時整定電流Izd1為變壓器額定電流的1.1倍。 措施中推薦整定1.1倍是考慮誤差原因，其實1.1倍這個值還比較合適，這意味著變壓器可能會在過載10%的情況下運行，對于民用建筑電氣設計中，經(jīng)常采用兩臺變壓器成對配置，兩臺變壓器的低壓母線聯(lián)絡，變壓器過載的情況最有可能是一路10kV電源或一臺變壓器故障，另外一臺變壓器帶所有負荷的情況； 那么這種過載是臨時的，變壓器制造標準本身也允許變壓器過載10%可以正常運行一段時間，這段時間內(nèi)可以根據(jù)變壓器負載率情況，切除一些不重要的負荷以保障變壓器的正常運行。另外過載長延時整定電流Izd1如果整定小于變壓器額定電流Ieb，則所選變壓器容量并不能得到充分利用。 （2）短路短延時的整定計算方法： 短路短延時的脫扣器需躲過最大一臺電機的啟動時線路出現(xiàn)的最大電流，因此首先要計算出變壓器所帶的最大一臺電機的啟動電流IstM1和除啟動電流最大的一臺電機以外的線路計算電流IC1，那么短路短延時的整定電流Izd2 ≥ K2*(IstM1+IC1)，其中K2為低壓總進線斷路器過電流脫扣器的可靠系數(shù)，取1.2。 《全國民用建筑工程設計技術措施--電氣》2009版 第5.4.4條推薦Izd2取值為變壓器額定電流Ieb的3~5倍，再考慮可靠系數(shù)1.3，就為3.9~6.5倍，那么這個數(shù)值得采用嗎？下面通過一個例子簡單試算一下。 舉個例子，項目的供電變壓器容量為800kVA，項目中最大一臺電機90kW，那么電機啟動電流IstM1=(90/1.732/0.38/0.8) *7=1196A， 線路計算電流IC1近似地按變壓器的額定電流計算 IC1=Ieb=800/1.732/0.4=1155A， 過載長延時整定電流Izd1=1.1x1155=1270A， 則Izd2 ≥ K2*(IstM1+IC1)=1.2*（1196+1155）=2821A； 那么Izd2/Ieb=2821/1155=2.4倍，Izd2/Izd1=2821/1270=2.2倍，可以看出，在所供的電機容量不是很大的情況，就如本例，如果按《全國民用建筑工程設計技術措施--電氣》2009版推薦的Izd2值就會偏大很多，所以還是需根據(jù)實際項目情況簡單算一下Izd2 的整定值更能起到準確的保護。 （3）短路瞬時保護的整定計算方法： 一般斷路器的短路瞬動脫扣的全分斷時間在20ms以內(nèi)，而電機啟動電流的非周期分量的衰減時間約為30ms左右，因此短路瞬動保護值的整定就要把電機啟動電流的非周期分量也考慮進去，即需考慮電機的全啟動電流，這樣才能保證最大一臺電機啟動時，總進線斷路器的瞬時保護不至于脫扣。 首先要計算出變壓器所帶的最大一臺電機的全啟動電流I'stM1和除啟動電流最大的一臺電機以外的線路計算電流IC1，那么短路瞬時保護的整定電流Izd3 ≥ K3*(I'stM1+IC1)，其中K3為低壓總進線斷路器瞬動脫扣器的可靠系數(shù)，取1.2。《全國民用建筑工程設計技術措施--電氣》2009版 第5.4.4條推薦Izd3取值為不小于過載長延時Izd1的10倍，那么也通過一個例子簡單試算一下。 還是上面那個例子，變壓器容量為800kVA，項目中最大一臺電機90kW，那么電機啟動電流IstM1=(90/1.732/0.38/0.8) *7=1196A，電機的全啟動電流I'stM1=2.3x1196=2750A，線路計算電流IC1近似地按變壓器的額定電流計算IC1=Ieb=800/1.732/0.4=1155A，則Izd3 ≥ K3*(I'stM1+IC1)=1.2*（2750+1155）=4687A； 過載長延時整定電流Izd1=1.1x1155=1270A，那么Izd3/Izd1=4687/1270=3.7倍，可以看出，在所供的電機容量不是很大的情況，斷路器的瞬時保護整定電流Izd3并不大，沒有達到過載長延時整定的10倍，但是為了盡可能的避免出現(xiàn)越級跳閘的情況，總進線斷路器的瞬時保護整定電流可以按技術措施的要求取過載長延時Izd1的10倍，但是要復核低壓母線上發(fā)生短路時的總斷路器瞬時保護的靈敏度。 綜上所述，在設計10/0.4kV變電所系統(tǒng)時，變壓器的低壓總進線斷路器的保護可以按以下整定： 1、過載長延時保護整定：可按變壓器額定電流的1.1倍整定，以充分利用變壓器的容量； 2、短路短延時保護整定：需經(jīng)過簡單計算變壓器供電的最大一臺電機啟動電流來確定短路短延時電流整定值，整定范圍可能在2~5倍的過載長延時整定電流之間，需根據(jù)不同項目實際計算出的線路電流值而確定； 3、短路瞬時保護整定：一般可以按過載長延時整定電流的10倍來整定，但是要復核低壓母線上發(fā)生短路時的總斷路器瞬時保護的靈敏度。如果靈敏度不夠，應適當調(diào)低其整定倍數(shù)。 |
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