低压配电系统的电源来自于地区大中型电力系统,配电用电力变压器的容量远小于系统容量,因此短路电流可按远离发电机端,即无限大容量的网络短路进行考虑,短路电流周期分量不衰减。短路稳态电流Ik=对称短路电流初始值Ik ″,短路电流峰值ip出现在短路发生后的半周期(0.01s)内的瞬间,其值可按下式计算:
式中kp为短路电流峰值系数,取决于线路总感抗x∑和总阻抗R∑的比值,可以通过查图4-14获得。当不需要精确计算时通常采用简化公式:
式中n为表7的系数。
配电线路发生短路故障时,在断路器或熔断器切断短路故障的这段时间内,短路电流仍然会流过低压开关柜内的母线、电缆和元器件,产生热效应和电动力效应。
➤短路电流在导体和电器中引起的热效应:
式中:
Ik为短路电流稳态值,单位kA;
td为短路电流持续时间(即断路器或熔断器的动作时间),单位s。当低压断路器设置有短路短延时保护时,td为短延时时间,例如MT框架断路器短延时时间范围为0.1-0.4s;瞬动保护时td为按最大分断时间考虑,例如MT框架断路器瞬动保护最大分断时间80ms,塑壳断路器NSX瞬动保护最大分断时间50ms,但是当故障电流大于25倍NSX断路器额定电流时由于其具有能量脱扣功能,最快动作时间只有5ms,此时td为5ms。熔断器保护时短路电流持续时间td为熔断时间(弧前时间tm+燃弧时间ta),如下图所示:
➤短路电流在导体和电器中引起的电动力效应:
如前所述,对于平行布置的三相水平母线,当短路电流通过时,中间相所处的情况最为严重,最大作用力Fkd为:
公式中:
L为铜排的长度,单位米;
D为三相铜排的相间距,单位为米;
ip为短路电流峰值,单位kA;
对比(式1-1)和(式2-1):
低压成套设备固有的热稳定值:
短路电流流过导体在保护电器动作时间内产生的热效应:
只要:
则成套设备的热稳定满足要求。由于成套设备的短时耐受时间t一般为1s,断路器动作的时间最长不超过0.4s(短延时),所以一般情况下热稳定校验只要满足下面关系式即可:
对比(式1-2)和(式2-2):
低压成套设备固有的能承受的电动力:
短路电流流过导体时产生的电动力:
只要:
则成套设备的动稳定满足要求。由于电动力与峰值电流的平方成正比,所以动稳定校验只需要满足下面关系式即可:
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