低压电缆热稳定校验肖祥

低压电缆热稳定校验肖祥

肖祥

（四川省建筑设计研究院BIM所四川610000）

摘要：在不同变压器容量下，对不同电缆截面以及不同短路电流持续时间探讨低压电缆热稳定校验。

关键词：热稳定校验；三相短路电流；电缆截面；最小供电长度；限流断路器；熔断器

0引言

根据《低压配电设计规范》GB50054-2011（文中简称《低规》）第6.2.1条："配电线路的短路保护电器，应在短路电流对导体和连接处产生的热作用和机械作用造成危害之前切断电源。”以及6.2.3条：“绝缘导体的热稳定，应按其截面积校验，且应符合下列规定：

1当短路持续时间小于等于5s时，绝缘导体的截面积应符合本规范公式（3.2.14）的要求，其相导体的系数可按本规范表A.0.7的规定确定；

2短路持续时间小于0.1s时，校验绝缘导体截面积应计入短路电流非周期分量的影响；大于5s时，校验绝缘导体截面积应计入散热的影响。”相关规定，要求我们在电气设计中对绝缘导体进行热稳定校验。目前，大多设计人员在设计过程中采用适当加大供电电缆截面的方式来满足热稳定校验，但没有可靠的计算数据依据来确定具体供电电缆的截面或根本未进行热稳定校验。为此，本文将就低压电缆热稳定校验展开探讨。

1热稳定校验公式（本文抛砖引玉，仅以当短路持续时间0.1s<t<5s为计算依据进行校验）

根据《低规》公式3.2.14：

S≥（I/k）√t（3.2.14）公式1

式中：S——保护导体的截面积（mm2）；

I——通过保护电器的预期故障电流或短路电流[交流方均根值（A）]；

t——保护电器自动切断电流的动作时间（s）；

k——系数，按本规范公式（A.0.1）计算或按表A.0.2～表A.0.6确定。

针对目前大多数建筑低压出线均采用交联聚乙烯铜导体电缆，故本文中K值=143

另笔者认为式中的保护电器自动切断电流的动作时间即为短路电流持续时间而非断路器全分闸时间。

2确定短路点

电缆始端至终端间任一点均可能发生短路，怎么选取短路计算点，参照文献（2）相关做法，笔者建议按以下方式确定：

a.放射式配电电缆选其末端作为短路计算点，假如中间有接头则选在靠近电源侧的接头处。

b.树干式配电选择在靠近电源侧的第一个分支处作为短路计算点。

3计算三相短路电流周期分量有效值I

正常情况下，可能发生的最大短路电流为相间短路即三相短路电流，其周期分量有效值计算公式如下：

I=（C*Ue）/（√3*Z）

式中：I—三相短路电流周期分量有效值

C—电压系数，计算三相短路电流时取1.05

Ue—变压器低压侧额定电流（400V）

Z—短路回路总阻抗

其中Z=√（R*R+X*X）

R为高压侧系统电阻、变压器电阻、母线电阻、电缆线路电阻之和

X为高压侧系统电抗、变压器电抗、母线电抗、电缆线路电抗之和

4热稳定校验

a思路

从短路电流计算公式看出，短路电流的大小与回路总阻抗成反比，实际工程中高压侧系统阻抗可以理解为恒定值，一旦低压配电方案确定，变压器阻抗及母线阻抗也基本确定，则三相短路电流的大小仅与电缆线路的截面及长度有关。电缆线路的截面是根据断路器整定电流选取，并由公式1进行校验。由此看出，电缆截面与三相短路电流相互制约，互为因果。建议采用EXCEL表格进行计算。

b计算前提条件

b1高压侧短路容量未取得电力参数时暂按200MVA取值。

b2变压器选用SCB9，D，yn11。

b3低压柜内不同变压器所选用母排规格按《建筑电气常用数据》04DX101-1第32页选取。为计算方便，母排长度均暂按5m选定。具体回路校验时根据不同回路可在表中更改母排长度确定。

b4短路电流持续时间t取值为0.2s。

c热稳定校验表格（以1000KVA变压器为例）

表一中，电缆长度值由低向高调整，直至S2刚好小于等于S1，此时即为以上条件下满足热稳定校验的电缆长度最小值。同时看出，在一定规格后，即可不考虑电缆的热稳定校验。

5采用限流断路器或熔断器等保护

根据公式1可知，限流断路器及熔断器等能在线路故障或短路时减小短路电流及短路电流持续时间，是用于确保电缆热稳定的有效措施。但是部分设计人员认为使用了限流断路器或熔断器就可以不用进行热稳定校验，其实不然。虽然同等情况下限流断路器能缩短电缆的最小供电距离但仍然应根据其限流后的短路电流及其持续时间进行热稳定校验，尤其针对低压配电房内或附近的的小容量供电回路。而熔断器则需要根据其熔断特性曲线确认全熔断时间，带入相应公式中进行校验。

6结语

通过计算可知，工程中当变压器容量及出线回路断路器确定后。为满足电缆热稳定校验，可选择加长供电电缆长度、增大电缆截面或采用限流断路器或熔断器等措施。

参考文献：

[1]《低压配电设计规范》GB50054-2011

[2]《工业与民用配电设计手册》第三版中国航空工业规划设计研究院

[3]《全国民用建筑工程设计技术措施电气》2009中国建筑标准设计研究院

[4]《建筑电气常用数据》04DX101-1中国建筑标准设计研究院