末端线路低压配电灵敏度保护分析

张自雍，孟德娟，王运娣

(1.河北筑美工程设计有限公司，河北 沧州 061001；2.河北工程技术高等专科学校，河北 沧州 061001)

1 问题提出

在长距离末端供电中，合理选择配电线路及保护电器，使其满足短路灵敏度要求，可避免末端线路因短路电流小，故障时保护开关不能动作而引起火灾或其他故障，减少损失。

2 计算方法

计算方法参照《工业与民用配电设计手册》第三版[1]，通过公式(1)计算短路电流，应使短路电流满足公式(2)，通过式(1)和式(2)算出不同的保护开关及导线环境下，满足灵敏度要求的最大配电距离：

计算时，高压侧系统短路容量比较大，阻抗归算到400V 侧一般不足1 mΩ，一般末端配电的BV2.5 mm2铜芯线的相保阻抗，一米就达到20.64 mΩ，BV4 mm2铜芯线的相保阻抗，一米12.9 mΩ，因此，计算时忽略了系统阻抗，变压器按照S9-200，D，yn11接线，大容量变压器阻抗更小，按此方式计算结果更安全。依据规范规定，当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍[2]。因此K rel取值1.3，Iset3取值，取满足规范的最大值[3]，其整定值为长延时整定值倍数：B型曲线取5倍，C型曲线取10倍，D型曲线取20倍。∑Z当设有漏电保护时，取值为相保阻抗，无漏电保护时，取相零阻抗。

3 计算结果及误差分析

3.1 计算结果

保护开关采用4A，6A，10A，16A，20A的B型曲线、C型曲线和D型曲线，配出导线为BV1.5，BV 2.5，BV4，BV6几种情况，计算结果见下表1，表头中的C4指保护开关为C型曲线，整定值4A，其余类推。

表1 不同规格导线与不同规格的断路器满足灵敏度配合时的配电距离 m

3.2 用于配电系统时的估算

低压配电系统的感抗，即便是240 mm2的电缆，相保电阻为0.54 mΩ/m，相保感抗0.154 mΩ/m，相保阻抗值0.5615 mΩ/m，对计算结果的影响也不超过5%，仅考虑电阻时，线路电阻与截面积成反比，因此可以按式(3)将大截面导线长度归算到小截面导线的长度进行累加。式中k的取值，当N线或PE线与相线同截面时取1，为相线一半时取1.5。

3.3 误差分析

前面的计算过程中，忽略了变压器以及系统的感抗影响，这一影响对于灵敏度校验而言，是不利的，因此应消除此影响，上级配电线路采用Y JV22(4×240+1×120)电力电缆200m配电距离(大截面电缆感抗所占比例大)，对计算结果进行计算比较，误差均小于2.5%，按减少5%修正，修正结果见表2(表中C4、D4等含义同表1)，可用于大多数配电系统，将配电系统各段电缆均归算成与末端回路同截面的电缆，总长度小于下表数值即可满足灵敏度要求。

表2 不同规格导线与不同规格的断路器满足灵敏度配合时的配电距离修正 m

4 结束语

长距离低压配电线路末端的灵敏度校验，未引起人们的足够重视，末端线路分布在建筑物的各个部位，其安全性就显得更加重要，本文通过对末端线路较常用的保护开关及导线配合下的最大距离的计算，找到整个系统中的快速校核的方法。通过对计算结果的分析，有如下结论措施：

1)控制末端线路的供电半径，是保证短路灵明度的最有效的方法，比直接加大上级供电导线截面更有效，而漏电保护模块仅对提高接地故障保护有效，对单相相零短路不能保护；

2)对于必须长距离供电的线路，如路灯、室外摄像头等用电，选用满足要求的整定值最小的保护开关，对减小电缆截面和控制造价比较有效。

[1]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M ].北京：中国电力出版社，2006：162-172.

[2]GB50054-2011.低压配电设计规[S].

[3]GB 10963.1-2005.家用及类似场所用过电流保护[S].