配电变压器低压侧断路器短路电流分断能力发生故障的解析

        德力西根据线路预期短路电流的计算，选择断路器的分断能力；准确计算线路的预期短路电流是一项极其繁琐的工作。所以有一些误差不太大，工程上可以接受的简单计算方法:

(1)对于10/0.4KV电压等级的变压器，可以认为高压侧短路容量无穷大(10KV侧短路容量一般为200 ~ 400 MVA甚至更大，所以考虑无穷大时误差小于10%)。

(2)GB50054《低压配电设计规范》第2.1.2条规定:“当短路点附近连接的电动机的额定电流之和超过短路电流的1%时，应计入电动机反馈电流的影响。”如果短路电流为30KA，取其1%应为300A。电机总功率约为150KW，此时包含的反馈电流为

(3)变压器阻抗电压UK表示变压器二次侧短路。当次级侧达到其额定电流时，初级侧电压是其额定电压的百分比。因此，当一次电压为额定电压时，二次电流就是其预期的短路电流。

(4)变压器二次侧的额定电流Ite=Ste/1.732U其中Ste为变压器的容量(KVA)，Ue为二次侧的额定电压(空载电压)。10/0.4KV时Ue=0.4KV，那么简单计算变压器二次侧的额定电流应该是变压器的容量x1.44~1.50。

(5)根据(3)中Uk的定义，二次侧短路电流(三相短路)为I(3)中Uk的定义，二次侧短路电流(三相短路)为I(3)=Ite/Uk，为交流有效值。

(6)在变压器容量相同的情况下，如果两相短路，I(2)=1.732I(3)/2=0.866I(3)。

(7)以上计算均为变压器出口短路时的电流值，这是最严重的短路事故。如果短路点离变压器有一定距离，就要考虑线路阻抗，这样短路电流就会减小。比如SL7系列变压器(配电导体为三芯铝电缆)容量为200KVA。变压器出口短路时，三相短路电流I(3)为7210A。当短路点距离变压器100米时，短路电流I(3)下降到4740A；当变压器容量为100KVA时，变压器出口短路电流为3616A。当距离变压器100米时，短路电流为2440A。当距离100m时，短路电流分别是0m时的65.74%和67.47%。因此，用户在设计时，应计算安装场所(线路)的额定电流和那里可能出现的最大短路电流。根据以下原则，断路器:断路器的额定电流in≥线路的额定电流，IL 断路器的额定短路分断能力≥线路的预期短路电流。所以在选择断路器时，不必放太多的余量，避免浪费。

        断路器制造商确定的Ics值，以及所有符合上述标准的Icu分数均为有效合格产品。通用(框架)断路器，大部分(并非所有规格)具有过载长延时、短路短延时、短路瞬态三种保护功能，可实现选择性保护。因此，大多数干线(包括变压器出口)使用它作为主(保护)开关，而塑壳断路器由于使用(适用性)情况的不同，一般不具备短路短延时功能(只有过载长延时和短路暂态)，IEC92“船舶电气”建议在分支塑壳断路器中广泛使用具有三段式保护的通用型断路器以确保其具有足够的极限短路容量，这种保护侧重于其操作短路分断能力。我们对此的理解是:切断干线故障电流后更换断路器是慎重的。干线停电会影响大量用户，所以短路故障时需要两个CO，并要求继续承载一段时间的额定电流。但在分支线路中，极限短路电流分断，重新组合分离后，其使命已经完成，不能再承载额定电流，可以更换新的(停电影响较小)。

        但无论是通用还是塑壳断路器，都有三个重要的技术指标:Icu和Ics。断路器中只有两种Ics值略有不同。塑壳最小允许Ics可为25%Icu，通用壳最小允许Ics为50%。ICU的断路器很少，即使是普遍病例也很少有ICS = 100%的。【有模壳/kloc——国外采用旋转双断(点)技术。我国DW45智能万能断路器的Ics在ICU为62.5% ~ 65%。国际上ABB的F系列和施耐德的M系列的Ics只有70%左右，而国内各种新型号的塑壳断路器，在ICU的Ics在50% ~ 75%左右。

        断路器电气间隙和爬电距离决定了电气产品的电气间隙，电气间隙的确定必须以低压系统的绝缘配合为基础，而绝缘配合的基础是瞬时过电压限制在规定的冲击耐受电压以内，系统中的电器或设备产生的瞬时过电压也必须低于供电系统规定的冲击电压。因此:

(1)电器的额定隔离电压应≥供电系统的额定电压。

(2)电器的额定冲击耐压应≥供电系统的额定冲击耐压。

(3)电器产生的瞬态过电压应≤供电系统的额定冲击耐受电压。

        四极断路器的应用至于四极断路器的应用，目前国内还没有国家标准或法规的使用硬性要求。虽然区域四极电器设计规范(断路器)已经出台，但关于是否安装四极电器的争论仍在继续，近年来部分地区四极电器的使用已经蜂拥而至。每/Kloc我赞同一个观点，是否使用要以是否保证供电的可靠性和安全性为前提，所以一般是:

(1)TN-C系统。在TN-C系统中，N线和保护线PE合二为一(PEN线)。出于安全考虑，任何时候都不允许断开笔线，所以四极断路器是绝对禁止的；

(2)TT系统、TN-C-S系统、TN-S系统可以使用四极断路器保证维修人员在维修时的安全，但在TN-C-S、TN-S系统中,断路器的N极只能接N线，不能接PEN或PE线；

(3)在安装双电源开关的地方，由于系统中所有中性线(N线)都是连接的，为了保证开关电源开关(断路器)的维护安全，必须采用四极断路器；

(4)进入住宅的单相总开关应为双极断路器带N极(维修时用作隔离开关)。

(5)剩余电流保护器(leakage 断路器)对于380/220V系统，中性线必须穿过保护器的零序电流互感器(芯)，以防止220V负荷漏电流和误动作。此时应选择中性线的四极或两极剩余电流保护器。