变压器低压侧出线电缆热稳定校验

变压器低压侧出线电缆热稳定校验

设计人员常对变压器高压侧电缆作短路热稳定校验。但低压侧电缆的短路热稳定校验往往容易被忽略，尤其是配至消防控制中心和弱电机房等处的出线回路，由于负荷容量不大、所选电缆截面较小，有时并不满足规范对电缆热稳定的要求。

1 电缆热稳定校验的重要性

根据GB 50054—2011《低压配电设计规范》第3．2．14条、第6．2．3条和GB 50217 2007《电力工程电缆设计规范》第3．7．7条的规定，电缆应能承受预期的故障电流或短路电流和短路保护的动作时间，对于非熔断器保护回路，应该校验电缆的相导体和保护导体的最小截面。

如果电缆不满足热稳定校验的要求．则在短路时电缆的绝缘层可能被破坏．同时可能影响到近旁的电缆和电气装置，甚至引发电气火灾。电缆的热稳定校验是设计过程中的重要环节。

2 变压器低压侧出线电缆的热稳定校验要求

根据GB 50054—2011第3．2．14条、第6．2．3条的规定，绝缘导体的热稳定，应按其截面积校验，且应符合下列规定：

当短路持续时间小于等于5 S(但不小于0．1 S)时，绝缘导体的截面积应符合下式：

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短路持续时间小于0．1 s时，校验绝缘导体截面积应计入短路电流非周期分量的影响；大于5 S时．校验绝缘导体截面积应计入散热的影响。由上式可得：-----------

3 民用建筑中典型案例校验

3．1 短路参数计算

假设变压器高压侧的短路容量为S=300 MVA，则l 000 kVA变压器的低压出

I=1处(U

n =0．38 kV，u

k

％=6)的短路电流计算如下：

取基准容量：S

j =100 MVA，基准电压：U

j

= 1．05 U

n

=0．4 kV，基准电流：

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电力系统的阻抗：

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变压器的阻抗：

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变压器低压出口处的短路阻抗：

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变压器低压出口处的短路电流：

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假设这个短路点远离发电厂，短路电路的总电阻较小，总电抗较大(R

Σ≤XΣ／3)时，t一0．05 s。取短路电流峰值系数K

P

=1．8，矩路全电流最大有效值，

I P =1．51 I

K

=1．51×22．8=34．4 kA 。

3.2 保护电器自动切断电流的动作时间

a．低压出线开关的主保护分闸时间(即低压馈线屏出线开关的脱扣时间)

可查样本获得。如出线开关的长延时整定电流值为40 A，由上面的数据可知，短路电流I

K

=22．8 kA，是长延时整定电流的570倍。一般带热磁脱扣器的断路器，

其短路瞬动的脱扣时间为0．015～0．03 s；带电子脱扣器的断路器，其短路瞬动的脱扣时间为0．007—0．01s。

b．根据《工业与民用配电设计手册》(第3版)高压电缆的热稳定校验的要求，其动作的时间宜采用后备保护时间和断路器分闸时间之和。对于变压器低压侧的出线电缆如果也采用这个原则，则低压出线电缆的最近的后备保护(即变压器低压进线主开关的分闸)时间取0．15～0．2 s。

3．3 系数k的取值

由导体、绝缘和其他部分的材料以及初始和最终温度决定的系数k．其值应按下式计算：

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该式需要确定好几个参数才能算出后的结果．所以，一般是参照相导体的初始、最终温度和系数表(见表1)来确定k值。

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3．4 电缆热稳定校验

a．相导体的系数k按表1选择，k=143，假设取后备保护时间t=0．15 S，则：

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=34．4 kA，b．当断路器分闸时间小于0．1 s时，短路全电流最大有效值，I

P

相导体的系数k按表1选择，k=143，查某限流型断路器的相应技术数据I2t =0．7×10O0000．得：

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由上面计算可以看出，在限流型断路器的限流保护下，由12t值校验的电缆允许最小截面较公式S≥I/k×t1/2校验的电缆允许最小截面有所减小。

同理，可以得出1 000 kVA的变压器，其热稳定校验所允许的低压出线电缆的最小截面，见表2。

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由表2可见，如果变压器低压出线断路器分闸时间不大于0．1 s，则在限流断路器的保护下，额定电流为40A的断路器所保护的出线电缆，其热稳定校验所允许的电缆最小截面为6 mm YJV电缆即可，与根据负荷计算电流按电缆载流量选择的电缆截面相仿；如果断路器的分闸时间大于0．1 S，如t=0．15 S，则热稳定校验所允许的出线电缆的最小截面会增大很多，一不小心，就可能会违规。而对于保护导体，可以按照上述公式与相应预期故障电流来校验，也可根据GB 50054—2011表3．2．14来选择保护导体的截面，在这里就不示例校验了。

4 结语

电气设计时应依据规范中的相应要求、根据电网的短路容量、变压器容量，以及保护电器切除短路电流的实际参数．综合考虑变压器低压侧低压配出电缆的最小截面，以满足电缆热稳定校验要求。

标签：电缆短路