TN系统过电流保护电器兼作间接接触防护电器灵敏度校验实例

陈 剑 峰

[上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司, 上海　200092]



TN系统过电流保护电器兼作间接接触防护电器灵敏度校验实例

陈 剑 峰

[上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司, 上海200092]

摘要：结合某地下建筑排风机供电设计实例,从实际计算的角度探讨了TN系统过电流保护电器兼作间接防护电器时有关灵敏度校验的问题。提出对于远距离供电线路,利用过电流保护电器兼作间接防护电器的做法并不能达到保护要求,须重视保护灵敏度的校验,并通过加装剩余电流保护器,以便在发生接地故障时及时切除故障。

关键词：接地故障; 过电流保护电器; 相保阻抗; 灵敏度

0引言

GB 50054—2011《低压配电设计规范》[1]第5.2.13条规定:“TN系统中,配电线路采用过电流保护电器兼作间接防护电器时,其动作特性应符合本规范第5.2.8条的规定;当不符合规定时,应采用剩余电流动作保护电器。”然而,随着建设工程规模的日益庞大,部分末端设备配电线路距离电源较远,有的甚至接近150 m。在此情况下,采用过电流保护电器兼作间接防护电器时,其动作特性往往不满足规范要求。因此,计算配电线路末端单相接地故障电流,从而校验过电流保护电器灵敏度就显得格外重要。

1工程概况

某地下建筑采用低压TN-C-S系统供电,并设有低压配电间,由地面用户站10/0.4 kV变电所引来两路0.38/0.22 kV电源。两路电源通过两根交联聚乙烯电力电缆YJV22-4×185埋地引入地下室配电间,线路长L1=50 m;地下室某排风机采用阻燃型交联聚乙烯电力电缆ZRYJV-4×35-(E)16供电,线路长度L2=100 m,排风机额定功率为37 kW,功率因数为0.8;地面用户站设有2台Dyn11连接SCB10型630 kVA变压器(uk=6%),并设有4 m长铜母排规格,3 m×(80 mm×8 mm)+1 m×(50 mm×5 mm)。

2单相接地故障电流的计算

当线路末端发生短路时,故障回路阻抗包含变压器高压侧系统阻抗、变压器阻抗、变压器低压侧母线段阻抗及配电线路阻抗。由于变压器高压侧系统阻抗设计涉及电力系统运行参值,且一般数值较小,故忽略,即视为无穷大系统。

查文献[2],计算各元器件相保回路的阻抗。

(1) 变压器相保阻抗,由表4-23得:

Rphp.T=2.26mΩ

Xphp.T=15.07mΩ

(2) 变压器低压侧母线相保阻抗,由表4-24得:

Rphp.B=0.104×4=0.416mΩ

Xphp.B=0.423×4=1.692mΩ

(3) 线路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) 线路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,回路相保电阻为Rphp=Rphp.T+Rphp.B+Rphp.L1+Rphp.L2=256.626mΩ

回路相保电抗为Xphp=Xphp.T+Xphp.B+Xphp.L1+Xphp.L2=43.462mΩ

回路相保阻抗为

回路接地故障电流为

3保护电器的选择

GB 50055—2011《通用用电设备配电设计规范》[3]第2.3.1条规定:“交流电动机应装设短路保护和接地故障的保护。”因此,排烟风机的保护电器应至少满足风机电动机短路、接地故障及供电线路短路的保护要求。

(1) 风机电动机保护断路器选择。标准GB 50055—2011第2.3.5条第3款:“瞬动过电流脱扣器或过电流继电器瞬动元件的整定电流应取电动机起动电流周期分量最大有效值的2.0～2.5倍。”

本算例中,电动机额定功率Pe=37 kW,额定电压Ue=380 V,功率因数cosφ=0.8,起动电流倍数Kq=7.0,可靠系数Ksd=2.2,则断路器瞬时过电流脱扣器整定值为

本文选用T1M1-125/100/3200断路器,其瞬动电流脱扣器整定值设定为

Iset=12In=12×100=1.2kA>1.082kA

(2) 风机供电线路保护断路器选择。由文献[1]知

1.2×[2×0.492]=1.180 8kA

式中:Krel——低压断路器瞬时脱扣器可靠系数,取1.2;

IC(n-1)——除起动电流最大的一台电动机以外的线路计算电流,取0。

上述断路器选型满足作为线路电器的要求。

4过电流保护电器兼作间接防护电器灵敏度校验

当采用瞬时或短延时动作的低压断路器作接地故障保护时,接地故障电流Id与瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的比值不小于1.3[2]:

根据前面的计算结果,Id=0.845 kA,Iset=1.2 kA,则

显然,该结果不满足过电流保护电器兼作间接防护电器的灵敏度要求。由以上分析可知,对于远距离供电线路,利用过电流保护电器兼作间接防护电器的做法往往并不能达到保护要求,可见校验工作的必要性[4]。

对于上述情况,可在地下室的低压配电柜内加装剩余电流保护器,在发生接地故障时及时切除故障。

5结语

对于远距离的配电线路,由于回路阻抗较大,单相接地故障电流较小,因此在利用过电流保护电器兼作间接防护电器时,必须充分重视保护灵敏度的校验,以便在发生接地故障时剩余电流保护器能及时切除故障。

参考文献

[1]低压配电设计规范:GB 50054—5011[S].

[2]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].3版.北京:中国电力出版社,2005.

[3]通用用电设备配电设计规范:GB 50055—2011[S].

[4]民用建筑电气设计规范: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

中图分类号：TU 856

文献标志码：B

文章编号：1674-8417(2016)04-0033-02