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熔斷器做短路保護的設計實施

2023年01月10日 12:10:42      來源:云南昌暉儀表制造有限公司 >> 進入該公司展臺      閱讀量:25

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熔斷器的優勢之一是具有良好的短路特性,其允通能量(I2t)值很小,大大降低了短路時發熱對線路導體截面積的要求。在本文分享熔斷器做短路保護的設計實施,對大家在低壓配電設計中有所幫助。

熔斷時間(即切斷電源時間)t≥0.1s的分析

t≥0.1s時,應根據熔斷體額定電流值按照式計算導體最小截面積;由于熔斷體的反時限特性,這種計算費時費力,按照《工業與民用供配電設計手冊(第四版)》的方法,在設定一些參數的條件下,計算并編制出表格,可免除麻煩的計算,只需要查表即可。

接地故障的切斷電源時間,除部分末端回路外,對于TN系統不應超過5s。而經研究分析,短路持續時間t在0.1-5s之間,以t=5s時對導體截面積(S)的要求,因此以t=5s為計算前提既簡單又保險、可靠。按t=5s時計算,并符合GB13539.1-2015《低壓熔斷器 第1部分:基本要求》中封閉式限流熔斷
體的gG熔斷器(額定電流Ia≥16A)規定的弧前時間的門限值[5s動作的電流Imax(5s)]和時間-電流特性,計算出絕緣電線、電纜的不同型和不同截面積(S)時熔斷體額定電流(In)的允許值,列于表1。
注:當時間t>0.1s時,實際上弧前時間與熔斷時間的差異可不計,可以認為熔斷時間等于弧前時間。
說明:公式中t為短路持續時間,s;S為導體截面積,mm2;I為預期短路電流,交流方根值,A;K為和導體材料的電阻率、溫度系數、熱容量以及相應的初始溫度和最終溫度有關的系數)

表1 按短路保護要求()不同電線、電纜類型及截面積時,熔斷體額定電流(In)允許值



例:某三級放射式配電系統,其接線方式和各段線路的計算電流(Ic)均標注在圖1中,各級均采用gG熔斷器保護,按過負荷保護要求Ic≤In≤Iz,按計算電流(Ic)選取的熔斷體額定電流(In)值和絕緣電線的截面積(其載流量Iz)亦標注在圖中。試問是否符合短路保護要求?


圖1 配電系統接線圖(用熔斷器做短路保護)


解:按照計算電流選擇的三段配電線路的類型和截面積,查表1可知,其短路保護的熔斷體額定電流(In)允許值分別為500、250、80A,比按過負荷保護要求選擇的熔斷體額定電流值200、100、40A(標注在圖1中)大得多,滿足短路保護要求。


熔斷時間t<0.1s的分析

t<0.1s時,應按式計算,即應符合(KS)2≥I2t的要求。
1、計算(KS)2:取一個最小截面積,配電線路絕緣導體按機械強度要求,銅芯線不得小于1.5mm2,常用的兩種絕緣線的(KS)2值如下。
①PVC絕緣線:K=115,(KS)2=(115×1.5)2≈29756(A2·s);
②交聯絕緣線(XLPE):K=143,(KS)2=(143×1.5)2≈46010(A2·s);

2、I2t值:按GB13539.1-2015規定,gG熔斷體0.01s的弧前I2t值,當熔斷體額定電流In=32A時為5000A2·s;當In=63A時為27000A2·S。

按GB/T13539.2-2015《低壓熔斷器 第2部分:專職人員使用的熔斷器補充要求》規定,刀型觸頭熔斷器(gG型)選擇性試驗的I2t極限值-熔斷I2t值,當In=32A時為5750A2·s,當In=63A時為21200A2·S。

3、無論是PVC絕緣線還是XLPE銅芯線,符合機械強度要求的最小截面積為1.5mm2,In為32A或63A時均能滿足(KS)2≥I2t要求;況且按過負荷要求,對于1.5mm2銅芯絕緣線,In值應比32A更小,一定能夠滿足要求。


由此得出結論,當t<0.1s時,只要符合過負荷保護要求和機械強度要求的絕緣線截面積(S)都滿足短路熱穩定要求,不必校驗。

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