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道路照明設(shè)計中單相短路電流計算
照明設(shè)計是城市道路設(shè)計中比較重要的一項設(shè)計內(nèi)容。為了確保城市道路照明能為車輛駕駛?cè)藛T以及行人創(chuàng)造良好的視看環(huán)境,達到保障交通安全,提高交通運輸效率,方便人民生活,防止犯罪活動和美化城市環(huán)境的效果,建設(shè)部于91年特制定了《城市道路照明設(shè)計標準》CJJ45-91.標準要求道路照明設(shè)計原則為“安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、節(jié)約能源、維修方便。”并對照明標準、光源和燈具的選擇、設(shè)計、照明供電和控制以及節(jié)能措施等方面做了較詳盡的規(guī)定和要求,筆者在工程設(shè)計中運用和深入了解標準的過程中,確實得到了很多的益處,同時也發(fā)現(xiàn)一些不完善之處,比較突出的是規(guī)范中對照明供電保護及電纜選擇沒有做詳細說明和要求,而這部分內(nèi)容的設(shè)計正確與否直接影響到“安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、節(jié)約能源、維修方便”這個基本原則。在道路實際使用中發(fā)生的電氣故障,小到電纜燒毀,大到人身觸電傷亡事故的出現(xiàn),都于與此相關(guān)。筆者希望本文起拋磚引玉的作用,以引起有關(guān)部門的重視,并與本行業(yè)同仁一同探討。
在道路照明配電中,由于配電線路較長,配電線路零序阻抗較大,單相接地(零)短路電流相對較小。為了計算低壓配電系統(tǒng)的單相接地(零)電流,需要利用不對稱短路電流的計算方法。不對稱短路電流可利用計算三相短路的原則進行計算。因為電壓的對稱分量與相應(yīng)的電流對稱分量成正比,因此在正序、負序和零序分量中,都能獨立地滿足歐姆定律和克希荷夫定律。正序、負序和零序電流也只產(chǎn)生相應(yīng)地正序、負序和零序電壓降,利用這一個重要的性質(zhì),可以用電工學(xué)中對稱分量法分析在對稱電路中所產(chǎn)生的各種不對稱短路。
單相接地(零)短路電流的計算
不對稱短路時,由于距發(fā)電機的電氣距離很遠 ,降壓變壓器容量與發(fā)電機電源容量相比甚小,因此,可假定正序阻抗約等于負序阻抗。單相接地(零)短路電流按下式計算:
式中Up平均線電壓(V)R0Σ,X0Σ,Z0Σ配電網(wǎng)絡(luò)的總零序電阻,總零序電抗,總零序阻抗。R1Σ,X1Σ,Z1Σ配電網(wǎng)絡(luò)的總正序電阻,總正序電抗,總正序阻抗。
電路中主要元件阻抗
1、電力系統(tǒng)正序電抗的計算 在計算低壓電力網(wǎng)絡(luò)短路時,有時需要計入系統(tǒng)電抗XX,如果系統(tǒng)電抗不知,只有原線圈方面的短路容量或高壓短路器的額定容量Sdn(MVA)時,則系統(tǒng)正序電抗可近似地按下式計算: 式中 Uj=Up平均線電壓(V)Sdn原線圈方面的短路容量或高壓短路器的額定容量(KVA)。
2、變壓器阻抗的計算
變壓器的正序電阻:
變壓器的正序電抗:式中ΔPd 變壓器短路損耗(kW)Ue 變壓器二次側(cè)額定電壓(V)Se 變壓器額定容量(KVA)Ud% 變壓器阻抗電壓百分比,變壓器的零序電抗是與其本身結(jié)構(gòu)和繞組的接法有關(guān)。目前不少廠家生產(chǎn)的Dyn11結(jié)線變壓器比Yyn0結(jié)線變壓器零序阻抗小,二次側(cè)短路電流大,可提高一次側(cè)過電流保護兼作二次側(cè)單相接地保護的靈敏性。故建議使用Dyn11結(jié)線變壓器,變壓器的零序電阻,零序電抗的取值計算如下:R0=RⅠ+RⅡ=R1 X0=X1+XⅡ=X1 式中 R0,X0 變壓器的零序電阻,零序電抗。RⅠ,X1變壓器的一次繞組電阻,漏電抗。RⅡ,XⅡ變壓器的二次繞組電阻,漏電抗。R1,X1變壓器的正序電阻,正序電抗。
3、推導(dǎo)參見機械工業(yè)版社出版的高等學(xué)校教材《工廠供電》。銅、鋁母線電阻電抗的計算(矩 形截面母線各相在同一平面內(nèi))
自動開關(guān)的選擇
1、自動開關(guān)額定電流的確定 一千米路燈數(shù)量為14盞,高壓鈉燈功率因數(shù)為0.45.道路照明計算電流:
Iez≥Ijs 取Iez=100A
2、自動開關(guān)長延時動作的過電流熱脫扣器額定電流的確定IZd1≥KzlIjs=1×23=23A 取脫扣器額定電流為It.e=25A 照明用自動開關(guān)長延時脫扣
器對高壓鈉燈的計算系數(shù)取1.參見《工廠配電設(shè)計手冊》第一版表11-21.
3、自動開關(guān)瞬時動作的過電流脫扣器的確定Izd3≥Kz3Ijs=6×23=138A 取 LZd3=150A,照明用自動開關(guān)瞬時脫扣器對高壓鈉燈的計算系數(shù)取6.參見《工廠配電設(shè)計手冊》第一版表11-21.
4、按短路電流校驗自動開關(guān)動作靈敏性自動開關(guān)動作系數(shù)取1.5時,靈敏性遠遠達不到要求。
用自動開關(guān)動作系數(shù)及短路電流確定自動開關(guān)瞬時脫扣器整定倍數(shù)值由于單相接地電流較小,現(xiàn)有的熱磁式自動開關(guān)瞬時過電流脫扣器的整定電流值最小為3倍脫扣器額定電流,一般較難滿足靈敏性的要求。如用過電流長延時脫扣器做后備保護,容易使電纜長時間過電流,輕則燒毀電纜,重則引起火災(zāi)。由于道路配電屬于單相配電,即使配電中盡量使三相平衡,零序電流仍較大,也不能使用另加零序保護裝置的措施。按“JB1284-73”的規(guī)定,非選擇型配電用自動開關(guān)的瞬時過電流脫扣器的整定電流值為10倍脫扣器額定電流(可調(diào)式為3~10倍),只具有瞬時過電流脫扣器的自動開關(guān),其脫扣器整定電流值為1~3倍或3~8倍脫扣器額定電流。遺憾的是,至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時過電流脫扣器的熱磁式自動開關(guān)產(chǎn)品,包括像ABB,Schneider,Moeller等國外大公司也無此類產(chǎn)品。目前解決這個問題的辦法:
1、加大電纜截面,降低配電線路的零序電阻和電抗,一般道路照明設(shè)計中,線路電壓降都能滿足規(guī)范要求,在不影響投資和施工難度的情況下,這不失為一個好辦法。
2、使用電子式脫扣器,其保護短路時磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。能滿足保護要求。 由于本人才疏學(xué)淺,所述問題不夠深入,愿與廣大電氣設(shè)計同仁一同探討,同時希望引起低壓廠商的注意,能生產(chǎn)出更多適用于各類特殊場合的產(chǎn)品來。于各類特殊場合的產(chǎn)品來。定電流值為1~3倍或3~8倍脫扣器額定電流。
遺憾的是,至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時過電流脫扣器的熱磁式自動開關(guān)產(chǎn)品,包括像ABB,Schneider,Moeller等國外大公司也無此類產(chǎn)品。
目前解決這個問題的辦法:
1、加大電纜截面,降低配電線路的零序電阻和電抗,一般道路照明設(shè)計中,線路電壓降都能滿足規(guī)范要求,在不影響投資和施工難度的情況下,這不失為一個好辦法。
2、使用電子式脫扣器,其保護短路時磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。
能滿足保護要求。 由于本人才疏學(xué)淺,所述問題不夠深入,愿與廣大電氣設(shè)計同仁一同探討,同時希望引起低壓廠商的注意,能生產(chǎn)出更多適用于各類特殊場合的產(chǎn)品來。于各類特殊場合的產(chǎn)品來。定電流值為1~3倍或3~8倍脫扣器額定電流。遺憾的是,至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時過電流脫扣器的熱磁式自動開關(guān)產(chǎn)品,包括像ABB,Schneider,Moeller等國外大公司也無此類產(chǎn)品。目前解決這個問題的辦法:
1、加大電纜截面,降低配電線路的零序電阻和電抗,一般道路照明設(shè)計中,線路電壓降都能滿足規(guī)范要求,在不影響投資和施工難度的情況下,這不失為一個好辦法。
2、使用電子式脫扣器,其保護短路時磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。
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