接地故障電流計算及間接接觸防護(hù)示例

1、接地故障電流計算及間接接觸防護(hù)示例 徐強(qiáng)武（1987），男，助理工程師，從事市政電氣設(shè)計工 作 .、八、一 前言 低壓配電系統(tǒng)中廣泛用于建筑供配電設(shè)計中， 其中單相接地 故障和三相短路一旦發(fā)生會產(chǎn)生一些不良影響，具體表現(xiàn)在： （ 1 ）熱效應(yīng)：短路電流通過設(shè)備將會使發(fā)熱急劇增加，短 路持續(xù)時間較長時，可使設(shè)備因過熱而損壞甚至燒毀。 （ 2）力效應(yīng)：短路電流將在電氣設(shè)備中產(chǎn)生很大的電動力， 可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭曲甚至損壞。 （ 3）應(yīng)先電氣設(shè)備的正常運行：短路時系統(tǒng)電壓大幅度下 降，可使系統(tǒng)中的主要負(fù)荷異步電動機(jī)因電磁轉(zhuǎn)矩顯著降低而減 速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報廢甚至設(shè)備損壞。 （ 4）造成電磁干擾

2、：不對稱接地短路所產(chǎn)生的不平衡電流， 將產(chǎn)生零序不平衡磁通， 會對鄰近的平行線路產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干 擾。 因此，及時自動切斷單相接地故障短路和三相短路應(yīng)該引起 足夠的重視， 本文以一具體實例來對接地故障電流、 三相短路電 流計算；TN系統(tǒng)自動切斷電源保護(hù)電器的選擇和間接接觸保護(hù) 的校驗；保護(hù)電器整定值與單相接地故障電流和三相短路電流值 有矛盾時的處理措施等一一論述。 一、低壓配電系統(tǒng)圖如下圖所示，其參數(shù)如下： 1、高壓側(cè)： S”s =300MVA 2、變壓器：D, Yn 11聯(lián)結(jié)，容量SrT=1000kVA 變比 10/0.23/0.4kV ， 3、 母線:Lm 3 （125X 10） +2 （

3、80X 8）, L=5m 4、 電纜：L1 YJV-0.6/1kV , 3X 50+1X 25, L=150rg 5、電動機(jī)：M Pr=75kW IM=140A, lst=880A ; 二、各元器件及線路阻抗值計算 1、高壓側(cè)電阻、電抗、相保阻抗、電抗的計算 Uav-系統(tǒng)平均電壓（單位：kV）； S” s =高壓側(cè)短路容 量（單位： MVA）; RS-系統(tǒng)電阻（單位：mQ ） ; Xs系統(tǒng)電抗（單位：mQ ）; Zs系統(tǒng)阻抗（單位：mQ ）; Xphp.s 系統(tǒng)相保電抗（單 位： mQ ）； Rphp.s系統(tǒng)相保阻抗（單位：mQ ）; R （ 1 ） . s正序 電阻（單位： mQ ）; R（

4、 2 ） . s 負(fù)序電阻（單位： mQ）; R（ 0 ） .s 零 序電阻（單位： mQ ）; X（ 1 ） . s 正序電抗（單位： mQ）; X（ 2） . s 負(fù)序 電抗（單位： mQ ）; X（ 2 ） . s 零序電抗（單位： mQ）; 2、變壓器電阻、電抗、相保電阻、相保電抗 變壓器電阻、電抗、相保電阻、相保電抗可通過下式計算， 變壓器相保電阻和相保電抗值與電阻、電抗值一致 以上式中 也可以通過查表的方式得出， 本文為使內(nèi)容簡潔， 故采用查 表方式得出 3、母線電阻、電抗、相保電阻、相保電抗 通過查工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊表 4-24 可得，低壓母 線單位長度阻抗值如下： 本系統(tǒng)圖

5、母線長Lm=5m則 4、電纜電阻、電抗、相保電阻、相保電抗 通過查工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊表 4-25 可得，低壓電 纜單位長度阻抗值如下： 本系統(tǒng)圖電纜長Lm=5m則 5、末端電阻之和、電抗之和、相保電阻之和、相保電抗之 和 三、短路電流計算 1、線路末端單相接地故障電流計算 2、線路末端三相電流計算 四、TN系統(tǒng)接地故障保護(hù) 1、采用斷路器作接地故障保護(hù) 根據(jù)GB50054-2011第624條，當(dāng)短路保護(hù)電氣為熔斷器 時，被保護(hù)線路末端的短路電流不應(yīng)小于斷路器瞬時過電流脫扣 器整定電流的1.3倍。即Id 1.3lset3 。 根據(jù) GB50055-2011 第 2.3.5 條，瞬動過電流脫扣

6、器或過電 流繼電器瞬動元件的整定電流應(yīng)取電動機(jī)啟動電流周期分量最 大有效值的2倍2.5倍。即Iset3= （2.02.5 ） 1st 。 Id 接地故障電流（單位：A） Isetl 斷路器長延時過電流脫扣器整定電流（單位：A） Iset3 斷路器瞬時過電流脫扣器整定電流（單位：A） Ist 電動機(jī)啟動電流（單位：A） 所以，至少 lset3=2x880A=1760A，取 lset3=1800A， Iset1=150A 。 線路末端接地故障電流，不滿足 GB50054-2011第6.2.4要 求。 2、采用熔斷器作接地故障保護(hù) 采用熔斷器做接地故障保護(hù)時應(yīng)滿足Id 6lr電動機(jī)啟動 時不切斷電源

7、應(yīng)滿Ir （ 1.051.10 ） IM;可選lr=150A，則 6lr=900A。不滿足 Id 6lr 要求。 五、電動機(jī)正常啟動和接地故障保護(hù)要求選擇保護(hù)電氣有矛 盾時，可采取的措施。 1、增大接地故障電流， 可通過相導(dǎo)體及保護(hù)接地導(dǎo)體截面。 將導(dǎo)體截面增加到3X 70+1X 35時，ld= 1218A，采用短路器做 接地故障保護(hù)時仍不滿足要求。直至截面增加到3X 185+1X 95 時， Id = 2826A ，才滿足要求，明顯不合理。 2、減小啟動電流，采用降壓啟動或軟啟動，可降低Iset3 一般通過軟啟動能把啟動電流控制在 3IM 以內(nèi)。就本例而言， Iset3= (3X 140) A=840A 取 lset3=850A。線路末端接地故障 電流 Id 為 887A，小于 1.3 Iset3 (1.3 X 850 =1150A), 當(dāng)