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低壓斷路器在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

2015-10-21 19:28姜磊
裝飾裝修天地 2015年5期
關(guān)鍵詞:電氣系統(tǒng)斷路器港口

姜磊

摘要:斷路器的選擇在低壓配電系統(tǒng)中具有重要的意義。在日常維護(hù)和保養(yǎng)中,合理地選擇和使用斷路器,不僅能降低整個(gè)電氣系統(tǒng)的成本,還能對(duì)于維修過(guò)程中的故障作出正確的判斷,是整個(gè)電氣系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保證。

關(guān)鍵詞:港口;電氣系統(tǒng);斷路器

一、斷路器的選擇參數(shù)研究分析

1.額定電流In:是指斷路器在工作時(shí)能通過(guò)的最大電流。此額定電流In也是指斷路器內(nèi)置的過(guò)電流脫扣器能長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流。斷路器內(nèi)過(guò)電流脫扣器可分為固定式和可調(diào)式兩種。對(duì)于可調(diào)式,有長(zhǎng)延時(shí)(L),短延時(shí)(S),瞬時(shí)(I)之分。長(zhǎng)延時(shí)和短延時(shí)其跳脫曲線均為反時(shí)限保護(hù),跳脫電流及跳脫時(shí)間可調(diào),當(dāng)工作電流超過(guò)額定電流時(shí),隨著電流的增加,其跳脫時(shí)間按照跳脫曲線變短。

2.額定短路分?jǐn)嗄芰cn:短路分?jǐn)嗄芰煞譃轭~定極限短路分?jǐn)嗄芰cu和額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs。一般Icu=N×Ics(N=0.5~1),Icu和Ics按規(guī)定有嚴(yán)格的試驗(yàn)程序。其主要是指斷路器在規(guī)定電壓及其他規(guī)定條件下其極限短路分?jǐn)嚯娏髦怠?/p>

3.斷路器殼架等級(jí)額定電流lnm,用基本幾何尺寸相同和結(jié)構(gòu)相似的框架或塑料外殼中所裝的最大脫扣器額定電流表示。

4.額定電壓Ue:是指斷路器允許工作的最高額定電壓。對(duì)于微型斷路器(MCB)而言,如無(wú)特別標(biāo)注,一般斷路器上所標(biāo)注的額定電流等于其長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定電流,且其Icu不會(huì)很高,一般在4.5kA-10kA之間。因此,微型斷路器不適合作為主回路及電動(dòng)機(jī)回路的保護(hù),一般用在控制回路,照明回路及小電流配電線路中。

二、斷路器常見(jiàn)故障分析及短路電流計(jì)算研究分析

在電氣系統(tǒng)中,最常見(jiàn)且危害較大的故障是短路故障。在三相系統(tǒng)中,短路故障分為三相短路,兩相短路及單相對(duì)地短路。在實(shí)際工作中,發(fā)生單相短路的可能性最大,但一般情況下,以三相短路的短路電流最大,從而造成的危害也最為嚴(yán)重。因此在選擇作為線路保護(hù)和通斷的斷路器時(shí),通常以三相短路的短路電流作為斷路器的啟斷容量來(lái)計(jì)算。

從變電所出來(lái)的660V電源線經(jīng)電纜井敷設(shè)至堆場(chǎng)開(kāi)關(guān)箱旁,經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)Q1后再沿地面露天敷設(shè),經(jīng)過(guò)電纜卷盤后到達(dá)輪胎吊主變壓器。從變壓器二次側(cè)出來(lái)后經(jīng)過(guò)一個(gè)主電源開(kāi)關(guān),再提供給整個(gè)輪胎吊電源?,F(xiàn)假設(shè)K點(diǎn)發(fā)生三相短路,來(lái)計(jì)算K點(diǎn)的短路電流如下:因輪胎吊主變壓器前的供電線路為660V,且線路長(zhǎng)約500m左右,采用3/C-150mm2+1/C-70mm2電纜供電,不能將其看無(wú)限大容量系統(tǒng),需將其線路電抗考慮進(jìn)去。對(duì)于由變電所出來(lái)的660V主電源線,對(duì)于單臺(tái)輪胎吊而言,可以將其看做無(wú)限大容量系統(tǒng)。整個(gè)供電系統(tǒng)的電纜電阻及變壓器電阻很小,在計(jì)算短路電流時(shí)是可以忽略的,只需計(jì)算其電抗即可。因?yàn)殡娎|的電抗值因電纜截面及線距的變化很小。

通過(guò)查表可得電纜每km電抗約為0.066[Ω]×kM-1,則線路電抗為:

X1=0.066[Ω]×km-1×0.5km×(0.45kV/0.66kV)2=0.0153([Ω])

忽略變壓器電阻,查得變壓器阻抗電壓為4%,計(jì)算變壓器電抗為:

X2=4%×(0.45kV)2/350kVA=0.0231([Ω])

則線路總的電抗為:

X=X1+X2=0.0153[Ω]+0.0231[Ω]=0.0384([Ω])

則K點(diǎn)的短路電流為:

Icn=0.45kV/(1.732×0.0384[Ω])=6.8(kA)

從以上計(jì)算可知,假如輪胎吊主變壓器的二次側(cè)端口處發(fā)生三相短路,其短路電流也只有6.8kA左右,即輪胎吊最大短路電流不會(huì)超過(guò)7kA。在選擇斷路器的分?jǐn)嗄芰Φ臅r(shí)候,完全可以選擇10kA左右的斷路器,即能滿足分?jǐn)嗄芰σ?。不同的分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲鞯膬r(jià)格是相差很大的。實(shí)際上,塑殼斷路器的短路分?jǐn)嗄芰σ话憔?0kA以上,但對(duì)于微型斷路器,其分?jǐn)嗄芰τ锌赡苤挥?.5kA左右。因此,通過(guò)以上計(jì)算,可以大致確定輪胎吊各處的短路電流大小。對(duì)于主回路或者主電源線路,應(yīng)盡量選擇塑殼斷路器,以滿足其對(duì)分?jǐn)嗄芰Φ囊蟆]喬サ醯淖畲蠖搪冯娏魇潜容^小的,但對(duì)于港口的另一重要設(shè)備橋吊來(lái)說(shuō),其短路電流就大得多。

三、斷路器的選擇研究分析

斷路器的選擇,在主回路或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上需要考慮其短路分?jǐn)嗄芰Γ谡麄€(gè)電氣系統(tǒng)中,斷路器的另一個(gè)參數(shù)額定電流也是非常重要的。選擇合適的額定電流,不僅能保護(hù)線路及設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)也能使整個(gè)系統(tǒng)擁有良好的選擇性。當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí),距故障點(diǎn)最近的斷路器動(dòng)作將故障線路切除,而其他各級(jí)斷路器不動(dòng)作,從而將故障所造成的停電范圍限制在最小范圍內(nèi),同時(shí)也利于故障的排除。斷路器額定電流的選擇,其一應(yīng)考慮所保護(hù)線路的載流能力,既斷路器額定電流應(yīng)小于所保護(hù)電纜的額定載流能力。電纜載流能力可查看電纜生產(chǎn)廠商所提供的電纜載流能力表。對(duì)于變壓器二次側(cè)主電源開(kāi)關(guān),則斷路器額定電流應(yīng)小于或等于變壓器的二次側(cè)額定電流。其次斷路器額定電流的選擇,還需考慮負(fù)載線路的計(jì)算電流。線路的計(jì)算電流應(yīng)按照線路負(fù)載的使用率計(jì)算,一般港口設(shè)備斷路器的脫扣線圈都為過(guò)載脫扣器,對(duì)于大容量斷路器,其一般會(huì)有長(zhǎng)延時(shí)脫扣器,短延時(shí)脫扣器和瞬時(shí)脫扣器,其脫扣時(shí)間和脫扣電流可選擇,小容量脫扣器則只有長(zhǎng)延時(shí)脫扣器,其脫扣曲線是固定的,不可設(shè)置,因此在計(jì)算負(fù)載電流時(shí)需注意。如對(duì)于馬達(dá)類負(fù)載,因港口設(shè)備大多大容量馬達(dá)皆為變頻器軟啟動(dòng),其啟動(dòng)電流不是很大,過(guò)載保護(hù)則主要依靠變頻器內(nèi)部的電子脫扣保護(hù),斷路器僅僅只做分?jǐn)嗑€路及短路保護(hù)之用。因此其額定電流可選擇為馬達(dá)額定電流的1.5-2倍。對(duì)于直接用在硬啟動(dòng)馬達(dá)上的斷路器,則需考慮其脫扣線圈應(yīng)躲過(guò)馬達(dá)啟動(dòng)電流的6倍。在港口設(shè)備中,這類馬達(dá)容量很小,因此斷路器容量一般也可選用在18馬達(dá)額定電流的1.5~2倍之間。馬達(dá)的過(guò)載保護(hù)主要依靠熱繼電器來(lái)保護(hù),斷路器不作馬達(dá)的過(guò)載保護(hù)之用。對(duì)于設(shè)備照明用投光燈,一般高壓鈉燈的啟動(dòng)電流約為工作電流的1.2倍,步道燈所用的節(jié)能燈泡其啟動(dòng)電流幾乎等于工作電流??紤]港口設(shè)備照明的特點(diǎn),其一般燈具不會(huì)增加,且照明用電纜截面也較粗,故照明用斷路器額定電流的選擇可以以線路計(jì)算電流為準(zhǔn),一般為計(jì)算電流的1.2~1.5倍為宜,以作過(guò)載或單相短路保護(hù)之用。最后,斷路器額定電流的選擇,在計(jì)算好各點(diǎn)的計(jì)算電流且照顧到所保護(hù)線路電纜載流量的前提下,再來(lái)協(xié)調(diào)斷路器各級(jí)的選擇性。在低壓配電系統(tǒng)中,一般上一級(jí)斷路器的過(guò)載脫扣器整定電流要大于下一級(jí)斷路器的脫扣器整定電流,其跳脫時(shí)間應(yīng)盡量做到比下一級(jí)斷路器的跳脫時(shí)間晚0.1s。對(duì)于有多個(gè)脫扣線圈且參數(shù)可調(diào)的斷路器,其長(zhǎng)延時(shí)脫扣器Ir1的整定電流用來(lái)保護(hù)線路過(guò)載,一般取線路計(jì)算電流的1.1倍。短延時(shí)脫扣器Ir2用來(lái)保護(hù)線路的尖峰電流,其跳脫時(shí)間應(yīng)能剛好躲過(guò)線路的尖峰電流,瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器Ir3的整定電流一般可整定為1.3倍的Ir2。事實(shí)上,除了變壓器二次側(cè)端口處的主電源開(kāi)關(guān)和極少數(shù)大容量斷路器有選擇性外,其他支路回路的斷路器脫扣器均是固定的,不可調(diào)的。因此,為盡量保證選擇性,可對(duì)上下級(jí)的斷路器額定電流進(jìn)行合理配置,也可做到跳脫曲線的時(shí)間差,來(lái)保護(hù)線路的選擇性。

參考文獻(xiàn):

[1]劉介才,戴紹基.工廠供電[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

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