[讨论]热稳定
gdsjy
gdsjy Lv.3
2004年10月14日 21:35:05
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gdsjy
2003年11月10日 12:08:00
22楼
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jxhao@dq
2003年11月10日 21:50:00
23楼
校验热稳定根本公式是S≥SQRT(Q)/T,Q就是电流平方对时间在短路切除时间里的积分值。短路时的电流是幅值一定的周期分量和按指数衰减的非周期分量。教科书里的热效应的公式都是由这两个分量的热效应的和。因此即使0.02秒内,周期分量也经历了一个周期,因此我认为 “如果是“瞬时”到了0.02秒以内,在一个周期之内衰减程度很小,电流按照冲击电流有效值,时间就不用假想了,直接用固有分闸时间就可以了。也正因为如此,校验塑壳断路器要用冲击短路电流而不是稳态短路电流“的说法不正确。我认为冲击电流是瞬时值,对力这种无时间积累的物理量才有意义。
在《电力电缆及电线》(L.Heinhold,R.Dtubbe(Hrsg, 中国电力出版社 2001)一书中介绍了西门子的计算方法有效短路电流I= I” SQRT(m+n)。在远离发电机的系统,交流分量是不衰减的,n=1.在近发电机系统,交流是衰减的,n<1.如果持续短路电流未知,应取n=1来计算. 直流分量(因数m)是短路持续时间t和冲击因数k的函数。其实这种方法是修正了电流的一种方法,我认为这样的计算方法对低压系统是比较精确的。
但是上面的算法太烦琐,而且对限流断路器也是不正确的。在NS系列断路器中,厂家可以提供能量曲线,给出了电流、能量和分段时间的关系(见《低压电器》2000.N06 <低压断路器的能量选择技术> )。从文献可以看出限流断路器的分断时间可以小至0.005s,而且可以查出分断能量,也就是Q.我认为,对于限流断路器的热稳定校验应该根据能量曲线来计算。而且这样的计算也是简单的。
不过,对限流断路器,现在还有很多厂家还没提供能量曲线,我认为是不适当的。







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白丁@dq
2003年11月10日 22:50:00
24楼
To 麦克白:
“塑料外壳式断路器……电流容量和断流能力均较小,但其分断速度较快,断路时间(含灭弧时间)一般不大于0.02s”
——引自《实用供配电技术手册》P181
当然还可以在查查其它手册核对一下。
To gdsjy:
如果高压进线的情况以后有可能变化或者不够明确,那就应该把变压器以上的短路容量视为无穷大,进线阻抗也就为零了。这时候查表就可以了。
如果高压进线的情况已经很明确了不可能变化,为求准确,“无限大短路容量”应该是指上级断路器,也就是说上级断路器以上的电力系统阻抗为0,高压进线阻抗不为0,这样算结果会比第一种算法小一点,更接近真实值

To jxhao
冲击电流确实是瞬时值,但冲击电流有效值却是一个周期内的均值,所以我认为用在0.02秒内的计算应该是合适的。当然短路电流即便在一个周期内也会有所衰减,如果以0.02秒按冲击短路电流有效值计算得出的Q1,应该比真实的发热量Q要大一点。但是如果电流按照稳态短路电流,时间按照断路时间加0.05秒,得出的Q2会比Q1更大,可见Q1应该更接近真实值。不知道其它公式是怎么算的。
当然,在一个周期内如果时间太短,有效值不一定就是均值,真实的热量可能会小得多。如果能根据曲线直接查到Q那是再好不过的了。但是塑壳断路器是否都是限流断路器呢?塑壳断路器有没有一个通用的最大分断能量?


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gdsjy
2003年11月11日 18:33:00
25楼
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白丁@dq
2003年11月11日 22:08:00
26楼
以下是引用gdsjy在2003-11-11 18:33:08的发言:
是啊,YJV取143是从哪来呢
还有,白丁,上级断路器是指哪一级?
各位,如果回到开头,本工程低压柜某出线至少为多少?


你那10kV进线总要从上级变电站的某个断路器引出来吧?那就是我说的上级断路器
另外,同意麦克白的意见,应该不用考虑热稳定了,手册上对电缆热稳定的校验也只限于高压。可能是因为低压断路器断路时间太短的缘故。如果断路时间远小于一个周期,可能无论用哪个有效值计算,误差都会很大。如果要校验热稳定,也应该象jxhao所说的那样,根据能量曲线校验。明天我再找厂家咨询确认一下。
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yukanlee
2003年11月11日 22:48:00
27楼
哈,长知识!该加精华贴了!
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jxhao@dq
2003年11月11日 23:36:00
28楼
To白丁兄
我认为白丁兄的算法和《电力工程电气设计手册》的算法是不同的,白丁兄的算法有根据。
手册的Q是短路电流周期分量和非周期分量的热效应叠加,而且周期分量是考虑了衰减的,是积分的简化算法。如果对于远离发电机的系统,周期分量不衰减,就是I”2t。而对非分量是用等效时间计算是用等效时间来计算,是对应不同的安装位置和短路持续时间的对应的一个等效时间。其中“变电所各级电压及出线”这一对应的是0.05s。因此用这种算法就是总的时间是分断时间加非分量是用等效时间。我想这是延长0.05秒的由来。上述算法在高压上的确是这样算的,教科书和设计手册都这样写的。
但是“瞬时”到了0.02秒以内,再加一个0.05s的话,也就是周期分量按0.02s算,非周期分量的等值时间就是0.05s,非周期分量的影响似乎没这么大。我认为上述算法对低压不适宜。
我认为对于低压热稳定,《电力电缆及电线》推荐的算法是可行的。如果冲击系数按远离发电厂取1.8,则短路时间0.01s、0.05s、0.02s、0.05是,书中对应的系数分别是1.61s、1.58s、1.51s、1.38s,这种算法和白丁兄的算法:用冲击电流有效值,对远离发电机回路是1.51,是基本一致的。
但现在有限流功能的低压开关越来越多,对限流开关,开关的原理不同,或者制造工艺的不同,我认为“通用的最大分断能量”可能很难提供,通用的公式也很难提供,就像脱扣曲线一样提供,还得厂家提供能量曲线,才能进行热稳定校验。
限流断路通常的限流能力有的是很厉害的。如在NS016S的产品样本上宣称NS160N在短路电流35kA时在安装处的所有短路电流被限制在热效应小于60000A 2S,也就是可以保护10mm2电缆。按这样的限流能力,大多数回路的热稳定校验是没问题的。但不知为何,大多数厂家不能提供能量曲线。

to麦克白兄:
对电缆的短路电流,我认为是算到第一个电缆接头,对低压系统一般不会有中间接头,因此算到电缆末端。所以我认为“两个限流型的中间那根电缆”算法没什么特别,也是算到该电缆的末端。倒是下级的电缆选择,也就是经过两极限流后,能量减少了多少,好像没见过具体数据。不过级联是对塑料外壳式断路器和微型断路器之间的,这样的下级已离变压器一段距离了,短路电流本来就不大。






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gdsjy
2003年11月12日 02:00:00
29楼
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白丁@dq
2003年11月12日 23:20:00
30楼
今天翻了翻厂家样本和规范,感觉清楚了不少。
首先,按照《低压配电设计规范》中关于短路保护的章节P11(我比较习惯引用规范而不是措施),低压配电线路确实需要热稳定校验。
其次关于热稳定系数,对于铜芯电缆,措施里把交联绝缘和乙丙橡胶绝缘都定为143,而《低压配电设计规范》中只列出了乙丙橡胶绝缘为143,没提交联。但是这两种绝缘的容许温度都一样,按照规范4.2.2的解释,交联的热稳定系数应该等同于乙丙橡胶,也就是143。
计算热稳定,按照楼主28.36kA 的数据,YJV电缆。先以施耐德NS100断路器为例:
断路时间:0.003秒,以冲击电流计算,S≥16.4mm2
而由于这是限流断路器,实际的Q为480000 (A2*S),计算下来,S≥4.84mm2
需要指出的是,即便短路稳态电流为60kA,Q也不过就是500000,S≥4.94。
相应的,NS160,60kA,S≥5.93mm2
两种计算结果相比,竟差了3倍多,实际结果居然这么小!问了施耐德的人员,之所以能实现限流,一是因为采用了双旋转分断技术,也就是说其实有两个动触头,断路的时候拉出两道电弧,利用增加了一倍的电弧阻抗,在断路器内部降低了短路电流。28kA短路电流在NS100里可以被限流到12kA。另一方面,由于时间持续很短,不仅远小于一个周期,也远小于半个周期,大部分时间都处在切断电弧的过程中,波形已经不再是50Hz,而是频率更高,周期更短。I和t两个数值同时下降,导致了最终容许截面的大幅缩小。
按照施耐德的说法,这属于他们公司的专利,也就是说这种限流断路器仅限于施耐德。看来是这样的,我没找到其它任何知名厂家有这样的能量图表。至于时间电流曲线,很遗憾,我这里没找到ABB和西门子的,不妨找两个国产知名品牌比较一下:
常熟开关厂,CM1系列,t=0.02秒
上海人民电器厂,RMM1系列,t=0.02秒
两者数据一样,计算结果当然也一样:42.35mm2。
一对照时间电流曲线就会发现,施耐德的塑壳开关随着短路电流的增加,t还在不断的减小,曲线几乎一直保持倾斜。而国产开关瞬时断路时间只能做到0.02秒,无论短路电流多大,曲线最后成了一条水平直线。
值得欣慰的是,上海人民电器厂,RMM2系列,t=0.01秒,计算结果为29.95mm2。呵呵!虽然没有象NS开关那么夸张,也算是不错的了。
最后好不容易又找出个国际厂商:三菱,一查曲线,断路时间居然也是0.02秒,哈!为之一笑!
顺带说一下微断,微断没有限流技术:
C65开关,6kA,C曲线,t=0.004秒,BV线,S≥4.98mm2;YJV,S≥4.01mm2
ABB开关,6kA,,t=0.01秒,BV线,S≥7.88mm2;YJV,S≥6.34mm2
当然在很多情况下,微断上的短路电流没这么大,但是对于那些给配电室内部配电的微断,和开关柜距离较近,可能会有问题。
平时老说施耐德低压很强,现在看来,的确是名不虚传。
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wutong100@dq
2003年11月13日 21:40:00
31楼
to:白丁兄
关于参数t的定义是:断路电流持续作用的时间。并不是断路器的分断时间,对于断路器全分断时间小于0.08秒的断路器,t=0.1秒。
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