概述
断路器作为配电线路中保障安全的重要电器元件,广泛应用在高压柜、低压配电柜、配电箱、控制箱中,能够接通、承载和分断正常的电流,同时在非常状态下(过载、短路)还能分断故障电流,从而达到保护线路的目的,也可避免埋下安全隐患。
完整的断路器包含多个参数,如壳架规格、额定电流、分断能力、极数、接线方式、脱扣单元类型等。参数的选择将影响断路器能否保障线路的安全,也影响断路器的价格。那么断路器的参数,具体应该如何选择,由于其参数较多,本次仅对断路器分断能力的选择做简要分析。
断路器的分断能力就是分断故障电流的能力,是判断断路器工作性能优劣的重要标准。一般情况下分断能力越大,安全性就越高,不过分断能力大的断路器价格也会更高。考虑在线路中不同的位置发生短路时的短路电流也不相同,从低压柜至末端选择同一分断能力显然不经济,故在保障设备安全的前提下,选择相对合适分断能力的断路器,可以大幅的节省成本。那么不同容量的变压器其出口短路电流有多大,不同截面不同距离的线路其短路电流具体为多少,以下通过一个实例来计算,做为断路器分断能力的选择依据。
短路电流计算实例:
① 变压器阻抗计算(参数取自建筑电气常用数据手册及供配电设计手册)
② 线路阻抗计算(参数取自建筑电气常用数据手册及供配电设计手册)
③ K1点短路电流计算
忽略电网及架空线路阻抗,此处的总阻抗Zk=Zt+ZL1=1.641+j9.681
④ K2点短路电流计算
此处的总阻抗Zk=Zt+ZL1+ZL2=14.841+j17.961
⑤ K3点短路电流计算
此处的总阻抗Zk=Zt+ZL1+ZL2+ZL3=39.261+j20.211
结合以上计算实例可以看出,越靠近电网,其短路电流值越大,离电网越远短路电流值越小。
产品参数对比(以施耐德电气的断路器产品参数为例):
① 空气断路器参数
② 塑壳断路器参数
③ 微型断路器参数
④ 参数对比
⑤ 计算实例的参数选择
根据施耐德各类型断路器的分断能力参数,建议短路电流计算实例中的空气断路器的分断能力选择N1型,低压配电柜出线断路器的分断能力选择F型,末端的微断选择N型。
优化项目案例
某住宅项目,选用4台800KVA+2台630KVA变压器,原设计低压出线柜断路器的分断能力均选用H型(70KA),通过计算短路电流及查询产品参数,选用F型(36KA)即可满足需求,仅变配电房低压柜内的断路器就可节省9.25万元。(实际800KVA变压器低压出口处短路电流约20KA,由于该系列的断路器最小分断能力即为36KA,本次在不改变断路器产品系列的前提下做出优化。)
结语
在短路电流计算实例中由于忽略了一些参数,以及电缆阻抗与实际也可能存在一定差异,计算结果与《建筑电气常用数据》中短路电流速查表的相关章节中数据有些许出入,越到末端其参数相差越多。故建议在低压配电柜出线处可直接根据变压器的容量选择断路器的分断能力,而在配电线路中和末端由于距离不同,短则几十米长则两三百米,则需要计算或查表后选择较为合理。