隧道射流风机断路器保护整定

隧道射流风机断路器保护整定

冯志

新疆交通规划勘察设计研究院有限公司， 新疆 乌鲁木齐 830011

摘要：按照现行国家标准《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》GB14048.2的规定，断路器的制造误差为±20%，再加上计算误差、电网电压偏差等因素，故规定被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。

设于隧道内的通风射流风机位于配电系统末端，由于配电线路较长，线路末端单相接地故障电流小，无法满足末端断路器的保护整定电流，导致断路器不动作，无法切除故障，易引发人身电击事故。

关键词：流风机，保护，变压器，计算

1前言

按照《低压配电设计规范》（GB50054-2011）第6.2.4“当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。”

隧道通风用射流风机采用软启动器启动，风机启动电流通常为额定电流的2~5倍，为防止射流风机正常启动时断路器误动作，风机保护断路器采用电动机保护型断路器，不整定定时限过电流保护，只整定瞬时过电流保护，瞬时动作电流需躲过射流风机启动电流，通常设置为10倍的额定电流。

隧道射流风机在末端发生三相短路和单相接地故障时，断路器能否切断故障回路，下面我们将进行整定计算。

2短路电流计算

本次选用某隧道供配电设计方案进行短路电流计算。本工程选取距离隧道变电所最远一组风机，末端线路发生三相短路、单相接地故障时，其短路电流最小，处于最不利点，以此校验断路器能否满足要求。

射流风机配电系统图

（1）变压器阻抗

S=1000kVA，R_T=R_ph·p=1.27mΩ，X_T= X_ph·p=9.5mΩ；

（2）变压器至低压配电柜密集式铜母线槽阻抗：

R_k=0.0239*20=0.478mΩ，X_k=0.0119*20=0.238mΩ，R_ph·p=0.055*20=1.1mΩ，X_ph·p=0.0274*20=0.548mΩ；

（3）低压配电柜铜母线阻抗：

R_k=0.0204*12=0.2448mΩ，X_k=0.127*12=1.524mΩ，R_ph·p1=0.0523*12=0.6276mΩ，X_ph·p1=0.0268*12=3.216mΩ；

（4）低压配电柜至风机配电箱电缆阻抗：

R_k=0.119*657=78.183mΩ，X_k=0.0713*657=46.8441mΩ，R_ph·p=0.351*657=230.607mΩ，X_ph·p=0.144*657=94.608mΩ；

（5）风机配电箱至风机末端电缆阻抗：

R_k=2.25*25=56.25mΩ，X_k=0.0791*657=1.9775mΩ，R_ph·p=0.872*657=21.8mΩ，X_ph·p=0.159*657=3.975mΩ；

（6）三相短路电流：

线路总电阻：为各段线路电阻之和，R_k=136.4258mΩ；

线路总电抗: 为各段线路电抗之和，X_k=60.0836mΩ；

三相短路电流：

I〞_k=230/√（X_k²+R_k²）=230/149.0705=1.543kA。

（7）单相接地故障电流：

线路总相保电阻：R_ph·p=255.4046mΩ；

线路总相保电抗：X_ph·p=111.847mΩ；

单相接地故障电流：

I〞_k1=220/√（X_ph·p²+R_ph·p²）=220/278.8212=0.789kA。

3校验

末端风机配电箱断路器整定瞬时动作电流为1600A，上一级断路器也只整定瞬时动作电流1600A，三相短路电流（1543A）及单相接地故障电流（789A）均小于末端及低压配电柜断路器瞬时整定值，这就使得断路器均无法正常动作，不满足《低压配电设计规范》（GB50054-2011）第6.2.4“当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。”及《通用用电设备供电设计规范》（GB50055-2011）第2.3.1条“交流电动机应装设短路保护和接地故障的保护。”的要求。

隧道射流风机额定功率为30kW，每组两台风机同时启动，其额定电流为113.95A。两台风机同时采用软起动方式启动时，线路冲击电流约为570A。

若要保证断路器正常动作，需重新整定断路器的瞬时动作电流，使断路器的瞬时动作电流既能躲过射流风机启动时的冲击电流，还需小于末端单相接地故障电流，即：607A＞断路器的瞬时动作电流需＞570A，经计算，末端断路器的瞬时动作整定电流可设置为4倍断路器脱扣电流，604A，既可以满足短路保护，也可以满足单相接地故障保护。

上一级低压配电柜断路器的整定值可保持不变，保证级间配合，避免断路器越级跳闸。

参考文献：

[1]王振声、王玉卿主编，35-6/0.4kV配变电系统短路电流计算实用手册 北京，中国电力出版社，2004

[2]中国机械工业联合会，GB50054-2011 低压配电设计规范

[3]中国机械工业联合会，GB50055-2011 通用用电设备配电设计规范

[4]中国电力出版社，工业与民用配电设计手册 第四版