浅析变电所低压屏内断路器分段能力选择

赵建兴

摘要：随着社会经济的不断发展，人们生活品质得以不断提升，变电所的数量和断路器的使用与日俱增，合理选择断路器的分段能力，不仅能提高电力系统的可靠性和安全性，还能有效的提高电气设计合理性和经济性。本文提出了三种估算电力系统短路容量的方法，供读者参考。通过考虑电力系统短路容量、高压线路阻抗、变压器阻抗和低压母排阻抗和变电所低压屏内的预期最大短路电流的计算，分析变电所低压屏内断路器分段能力的选择。

关键词：短路电流;断路器选择;分段能力

一、引言

断路器的分断能力是指该断路器安全切断故障电流的能力，与其额定电流无必然联系。分段能力的选择应与断路器使用回路的最大短路电流相结合，断路器分段能力选得过大则成本增加，分段能力过小则无法安全切断电路。实际设计过程中部分设计师低压配电屏内的开关选择时未进行分段能力选择和校验，造成选择的断路器分段能力过小，容易发生触头粘接、爆炸等状况，形成安全隐患;亦部分设计师简单的按照19DX101-1P66干式变压器与断路器配合表进行变电所低压屏内断路器分段能力选择，造成分段能偏大，造成浪费。本文就变电所低压屏内断路器分段能力选择进行探讨。

二、变电所低压屏内断路器分段能力选择

（一）区分额定极限短路分段能力（Icu）和额定运行短路分段能力（Ics）

额定极限短路分段能力（Icu）：是指在一定的试验参数（电压、短路电流、功率因数）条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，不再继续承载其额定电流的分断能力。

额定运行短路分段能力（Ics）：是指在一定的试验参数（电压、短路电流和功率因数）条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，还要继续承载其额定电流的分断能力。

大部分制造厂断路器Ics

（二）计算变电所低压屏短路电流

短路阻抗应包含电力系统阻抗、线路阻抗、变压器阻抗和低压母排阻抗。电力系统阻抗获得方式宜按以下3种方式按顺序进线：

1、优先向上级变电站（所）管理部门了解电力系统短路容量，容量分为最大短路容量和最小短路容量，最大短路容量主要用于最大短路电流计算（校验断路器分段能力），最小短路容量主要用于最小短路电流计算（校验短路器的灵敏度）。此种方式虽然是最准确的方式，但是在实际过程中很难向供电部门了解到相关的参数，故在后面的讨论中此种方式我们不涉及。

2、其次向相关管理部门了解上级变电站的电压等级和变压器大小，用以估算电力系统阻抗。

3、最后根据上级出线开关开断能力进行估算最大短路电流。

下面按照某实际案例进行举例说明，某厂区自建1座110/10kV降压站，站内设有2台主变压器（SZ11-25MVA-110/10，Uk=10.5%），两台主变分列运行，现距离降压站1.5km的某车间内新增1台配电变压器（SCB11- 2500kVA-10/0.4，Uk=6.0%），10kV高压电缆采用ZR-YJV22-8.7/10kV- 3x120，低压母排规格为TMY-3[4（100×10）]+2（100×10）。自建降压站内10kV中置柜出线开关采用12kV真空断路器（In=630A，开断能力25kA）。各种情况下的配电变压器高压侧最大短路电流和最大短路容量估算，详见表1：

利用表1的计算结果，我们再加上配电变压器和低压母排的阻抗即可得到变电所低压屏内的最大短路电流。低压屏内的最大短路电流见下表2：

（三）变电所低压屏内断路器分段能力选择

根据表2的计算结果，针对三种情况我们可以分别选择变电所低压屏断路器分段能力，以CM3630A和NSX630A塑壳断路器为例进行对比，详见表3：

三、结语

在供配电系统设计中，变电所低压屏断路器的分段能力应通过计算最大短路电流来进行选取和校核，同时应采用断路器的Icu进行校核。最大短路电流计算时，不忽略电网的短路阻抗，可以得到更为准确的短路电流，从而让我们选择的断路器的分段能力更为合理且经济。

参考文献

[1]中国航空规划设计研究总院有限公司等，《工业与民用供配电设计手册》（第四版），中国电力设计出版社.

[2]中国建筑标准设计研究院，《建筑电气常用数据》19DX101-1，中国计划出版社.

[3]王明全，《建筑电气设计实用技术专题23讲》，重庆出版社.