低压隔离开关选择应注意的问题

2018-04-24贾玉龙

现代建筑电气 2018年3期

贾玉龙

(河北九易庄宸科技股份有限公司, 河北石家庄 050000)

0 引言

隔离开关是可以接通负荷电流、短路电流和分断负荷电流而不能分断短路电流且具有隔离功能的低压电器元件,在低压配电设计中有着广泛的应用[1-2]。在隔离开关的选型中,许多工程技术人员一般侧重按额定电流Ir选择,即Ir≥1.25Ic(其中Ic为回路计算电流,1.25为裕量系数[1]),却容易忽视其短路特性的校验,造成产品选型错误。

本文结合高层住宅设计实例,详细说明按参数额定短路接通能力Icm和额定短时耐受电流Icw选择隔离开关的方法。

1 术语定义

根据GB 14048.1—2012《低压开关设备和控制设备第1部分:总则》[3](简称总则)定义,额定短路接通能力Icm是制造厂规定的,在额定工作电压、额定频率和规定的功率因数下电器的短路接通能力值,该值用最大预期电流峰值来表示;隔离开关的额定短时耐受电流Icw是制造厂规定的,在国家标准GB 14048.1—2012第8.3.5.1条试验条件下,能够短时承受而不发生任何损坏的电流值。短时耐受电流值不得小于12倍最大额定工作电流,除非制造厂另有规定,通电持续时间应为1 s。对于交流,额定短时耐受电流值是指交流分量有效值。

额定短路接通能力Icm是指在隔离开关断开的条件下,下级电路存在未经人员发现和排除的短路状态或接线,而此时隔离开关合闸,隔离开关承受峰值短路电流ip。额定短时耐受电流Icw是指下级线路发生短路故障时,下级隔离开关承受的短时短路电流,在上级短路保护装置未完全切断短路故障之前隔离开关不致损坏。额定短时耐受电流Icw是隔离开关的热稳定参数。

2 具体计算实例

(1) 计算条件。某高层住宅建筑高h=80 m,小区变电所至住宅单体配电间电缆(长度L1)为WDZ-YJY-4×150,单体配电间至屋顶电梯机房电源箱配电电缆(长度L2)为WDZ-YJY-4×25+E16,考虑水平距离,假定L1=L2=100 m。计算实例示意如图1所示。

图1 计算实例示意

假设电源容量无限大,忽略系统阻抗,即ZS=0;假设变压器容量为1 000 kVA,ΔUk=6%,查得XT=9.15 mΩ,RT=1.87 mΩ;L1段电缆:XL1=0.077 9 mΩ/m,RL1=0.123 8 mΩ/m;L2段电缆:RL2=0.743 Ω/m,XL2=0.083 3 Ω/m。

根据参考文献[2],计算的电梯机房电源箱进线处K点短路电流为

(1)

其中Zk=[(1.87+100×0.123 8+100×0.743)2+(9.15+100×0.077 9+100×0.083 3)2]1/2=92.085 mΩ。

以上计算忽略系统阻抗、低压母线阻抗,所得结果略偏大,但不影响选型结果。

(2)Icm的校验。选择电梯机房进线处的隔离开关时,除满足额定电流不小于计算电流外,还应满足Icm≥ip。目前,低压电器厂家普遍生产导轨安装的模数化小型隔离开关产品,此类产品一般额定电流最大为125 A(不少厂家为100 A),但Icm值普遍不超过2 000 A,如表1、表2所示,甚至不少厂家未给出相关数据。

表1 北京北元电器有限公司BM65G-100系列产品相关数据

表2 ABB(中国)有限公司产品相关数据

如只按计算电流选择此类产品,显然不能满足Icm≥3.608 kA的要求。因此,需从尺寸较大的隔离开关产品系列中选择满足要求的型号。

(3)Icw的校验。隔离开关上级断路器瞬动脱扣元件提供短路保护,根据以上计算结果,短路电流IK=2.502 kA。校验时需满足:

Qt≤Qn

(2)

式中:Qt——短路产生的热效应,A2s;

常熟开关制造有限公司塑壳断路器的允通曲线如图2所示。

若选择CM3-100C(100 A)系列,查相应曲线得,K点处Qt≈4×103A2s。

需要指出的是,上级断路器的允通能量是决定下级Icw参数的关键,选择特定的断路器,并向厂家索取所选断路器的允通曲线,才能查表计算得出Icw。

图2 常熟开关制造有限公司塑壳断路器的允通曲线

3 结语

通过具体计算,给出隔离开关短路参数校验

的方法,但要注意实际工程中计算条件均不相同。工程实践中,曾查阅多家国内低压电器厂商样册,不少未给出导轨安装的模数化小型隔离开关产品的额定短路接通能力参数,给工程技术人员及用户的选型带来不便,但生产厂家在产品样册中还是列出其额定短时耐受电流,且均满足国家标准GB 14048.3—2008中额定短时耐受电流不小于12倍最大额定工作电流的规定(通电持续时间为1 s)。一般情况下,模数化小型隔离开关适用于配线为较小截面且配电距离长的终端照明类配电箱。