颜妍 程晓东

1河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）2开封新枫华置业有限公司（475004）

浅谈低压网络短路电流在设计中的应用

颜妍1程晓东2

1河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）2开封新枫华置业有限公司（475004）

在三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相短路，两项短路和单相短路。一般10 kV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件和校验其电压损耗来选择导线和电缆截面，对于一些远距离供电设备，还需考虑短路电流。

电缆截面；短路电流；接地故障电流；载流量

为保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：

1）发热条件。导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

2）电压损耗条件。导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。

3）短路电流。短路电流计算用以校验电气设备的动稳定、热稳定及分断能力，整定继电保护装置。

1 短路点的选择

验算电缆的热稳定时，短路点按下述情况确定：

1）不超过制造长度的单根电缆，短路发生在电缆的末端。2）中间接头的电缆，短路发生在每一缩减电缆截面的线段首段；电缆线段为等截面时，则短路发生在下一段电缆的首段，即第一个中间接头处。3）无中间接头的并列连接的电缆，短路发生在并列点后。

2 实际应用举例

某车间电力室的变压器为S9系列10/0.4 kV 1 250 kVA，D,yn11连接，车间内MCC柜UA供电给另一子车间MCC柜UB,供电距离450 m，子车间有一4 kW油泵，供电距离22 m，接至此皮带机的电缆型号求解如下。

1）先按发热条件和电压损耗选择计算电缆截面，各种电缆型号的载流量在《工业与民用配电设计手册》第三版中表9-34/35中能查出。其校正系数在《工业与民用配电设计手册》第三版中表9-17～27中有具体介绍，根据综合情况考虑可得出K值，K=Kt×K2，Kt为温度系数，K2为敷设方式系数，此处我们就不一一列出，计算结果K≈0.626，实际载流量Id=Imax×K。

2）根据电机起动时线路允许电压损失百分数U%=10，对于各种类型截面的电缆，电阻和电抗值在《工业与民用配电设计手册》第三版中表9-78中能查出，电机起动时功率因数cosφ=0.5，可得到sinφ=0.866。再从手册查出R’，X’，带入下面公式

此处我们不一一列出计算过程，可得出结论对于4 kW电机，选用4 m×4 m的电缆Lmax=149 m。按说结果满足题中22 m的要求,但是对于较远距离的电机，我们需要核算一下单相接地故障电流。

3）当选用4 m×4 m的电缆时计算单相接地故障电流，计算公式详见《工业与民用配电设计手册》第三版中第四章，变压器的阻抗查表4-22,R=1.23（Ω/km),X=5.63（Ω/km)。变压器到MCC柜母排UA为线路L1,查表4-24，R1=0.056（Ω/km)，X1=0.34（Ω/km)L1=0.01 km。MCC柜UA到子车间MCC柜电缆UB为线路L2，查表4-25，R2=0.037（Ω/km)，X2=0.023（Ω/km)L2=0.45 km。MCC柜UB到4kW油泵电机为线路L3,查表4-25，R3=21.15（Ω/km)，X3=0.2（Ω/km)L3=0.022 km。

油泵电机处的短路点阻抗：

设计中油泵的上级断路器选的是HM3H-100/ 16Z/220/2过载长延时整定电流Ir1=In=16 A；短路瞬时电流Ir3=500 A，由此可知，当发生单相接地故障时，断路器的瞬时过电流脱扣器不会动作，不符合选择性要求，因此需要增大电缆截面。

当选用4 m×6 m的电缆时，MCC柜UB到4 kW油泵电机为线路L3,查表4-25，R3=14.1（Ω/ km)，X3=0.2（Ω/km)L3=0.022 km。

代入上述公式，可得Z’≈0.355（Ω/km)单相接地故障电流K’=220/Z≈619A。

当发生单相接地故障时，断路器的瞬时过电流脱扣器会动作，符合选择性要求，所以应选用4 m× 6 m的电缆。

3 小结

对于TN-S系统，在发生接地故障时，和下级熔断器、断路器之间很难有选择性。上级可选用带接地故障保护的断路器，这种方式多用于安全防护要求高的场所,在末端电路装设剩余电流动作保护器，以减少非选择性切断电路，也可选择上述的加大电缆截面来保护电路。具体方案需从实际情况和工程造价等多方面来考虑。

[1]GB 15544—1995,三相交流系统短路电流计算[S]. [2]GB 50054—95,低压配电设计规范[S].

[3]GB 50052—2009,供配电系统设计规范[S].