导线,开关选择容易忽视的问题.doc

导线，开关选用中容易忽视的问题华汇工程设计集团 章明德 建筑物配电设计的核心是导线和开关的选用问题，正确处理好电流，导线，开关三者之间的关系，做到既安全可靠（符合规范要求），又经济合理（节约投资），就是一个好的设计。 结合本人的设计实践以及在图纸审查中发现的一些问题，谈谈个人的体会和看法. 一关于导体的选择：低压配电设计规范第2.2.2条，民用建筑电气设计规范第7.4.2条均作出了明确规定 ，且该条文均属强制性条文，必须严格执行。 1民用建筑电气设计规范第7.4.2条第1款规定，按敷设方式，环境条件确定的导体截面，其导体载流量不应小于预期负荷的最大计算电流和按保护条件所确定的电流。 应该说大部分设计人员对上述条款执行情况较好，但也有部分设计存在以下问题： 1）当电缆敷设路径复杂，敷设方式多样时，应按最不利部分（长度大于5米）考虑；不能按主要敷设路径选择。 2）电缆桥架选型对导体载流量影响很大，应引起足够重视。 a)部分设计人员喜好选用高度大于200而宽度较窄的桥架，其本意希望占用较小的空间容纳较多的电缆，但势必造成电缆上下重叠布置，影响散热，大大降低了电缆允许载流量。且重叠布置的电缆允许载流量无法在国家标准中查到，设计人员只能按单层紧密排列敷设方式计算其允许载流量，与实际情况出入较大，存在事故隐患。建议电缆桥架尽量按单层紧密排列敷设方式选用，若桥架宽度过大时，应考虑双桥架上下或并列布置。 b)在一些大型公共建筑中，往往将消防设备用的耐火电缆与普通照明，动力电缆混合敷设在同一桥架内，为了满足规范要求而选用耐火桥架或封闭式金属桥架（外刷防火涂料），由于上述桥架均为封闭式，无散热孔，影响散热，若要满足电缆允许载流量，则要选用截面更大的电缆，增加了投资。实际上设计人员仍按有孔托盘桥架敷设方式计算其允许载流量，与实际情况出入较大，存在事故隐患，。建议在规模较大的公共建筑中将消防用电缆桥架（封闭式）与普通电缆桥架（有孔托盘或梯形）尽量分开设置，可有效减小电缆截面。 3）不少设计人员在树干式配电系统中采用预分支或穿刺电缆配电，用分支负荷计算电流选用分支线截面，往往造成分支线截面与干线截面相差悬殊，从而使分支线失去了过载保护，存在事故隐患。提醒设计人员应按低压配电设计规范第4.2.4条，4.3.2条要求选择分支线截面。在分支线长度不超过3米时，可按低压配电设计规范第4.5.2条执行，否则，其分支线截面应与主干线相同。 2低压配电设计规范第2.2.2条第一款规定：线路电压损失应满足用电设备正常工作及启动时端电压的要求。 1）在正常工作时，全国民用建筑工程设计技术措施中要求由变压器低压母线配出的动力干线至动力箱处的线路电压损失不宜超过2%；照明干线不宜超过1%；室外干线不宜超过2.5%。措施之所以这样规定，是考虑到分支线路电压损失有可能达到23%。而部分设计人员对此未给予足够重视，表现在a）选择电缆截面时仅考虑允许载流量而忽视电压损失校验，造成部分长距离供电线路电压损失超标；b)虽然考虑了电压损失，但往往认为干线上电压损失小于或等于5%即已达到规范要求，因未考虑支线电压损失，用电设备端电压损失实际上已超过5%。 本人对按允许载流量选用干线电缆的配电距离及电压损失作如下计算，供设计人员参考。（计算依据：电缆为YJV-1型四芯，允许载流量按埋地穿管敷设方式，土壤热阻系数取1.5K.m/W, 电压损失按线路保护整定电流计算，COS=0.8）电缆截面 允许载流量/保护整定值（A） 100米% 150米% 200米%10 67/50 4.08 6.11 8.1616 86/63 3.26 4.89 6.5225 111/80 2.72 4.08 5.4435 134/100 2.49 3.74 5.9850 158/125 2.25 3.38 4.5070 195/160 2.14 3.21 4.2895 232/200 2.10 3.15 4.20120 264/225 1.95 2.93 3.90150 298/250 1.85 2.78 3.70185 334/300 2.02 3.03 4.04根据上述计算结果可以得到以下结论：按允许载流量选用干线电缆时，1025mm小截面电缆供电距离不宜超过100米；3595mm截面电缆供电距离不宜超过150米；120185mm截面电缆供电距离不宜超过200米。超过上述距离时，应加大电缆截面并进行电压损失校验。2）关于电动机启动时的电压损失，通用用电设备配电设计规范第2.3.2条 交流电动机起动时，配电母线上的电压应符合下列规定：a)在一般情况下，电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90%；电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的85%。 b)配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷，且电动机不频繁起动时，不应低于额定电压的80%。由于电动机启动时的电压损失计算较为复杂，它与电动机容量，启动方式，变压器容量，配电线路的阻抗等因素密切相关，因此，很多设计人员对此未引起重视，特别在单层面积很大的建筑中，如地下汽车库，展览馆，体育馆的防排烟风机等，其供电距离往往很长，且均采用直接启动方式，若仍按允许载流量选择导线截面，有可能存在无法启动的隐患。根据本人设计实践，提出以下几点建议： A) 采用软启动时，按正常运行条件选用的电缆可不校验启动时的电压损失； B) 采用星-三角启动，全压启动，且配电距离较长时应校验启动时的电压损失。现将系统短路容量为50MVA；变压器容量630KVA，变压器短路电压4.5%，变压器预接负载率约70%，电动机起动端电压不低于额定电压85%时，铜芯电缆最大允许长度计算结果列表如下，供设计人员参考。电缆截面 电机功率（kw）/额定电流（A） %15%允许长度 (米) 星-三角启动 全压启动10 7.5/15 360 18010 11/22 250 12016 15/30 260 13016 18.5/36 230 11025 22/44 280 13025 30/58 210 10035 37/70 230 10050 45/85 240 11050 55/104 200 8070 75/142 180 7095 90/170 180 703低压配电设计规范第2.2.2条第三款规定：导体应满足动稳定与热稳定的要求。从图纸审查情况看，很少有设计人员作校验。当然，对绝缘导线，电缆，封闭母线而言，不必作动稳定校验；而导线，电缆的热稳定校验，有时却必不可少，据本人计算，由变压器低压母线配出的电缆长度很短时，应作热稳定校验，现将计算结果列表如下：变压器容量 电缆长度 三相短路电流 满足热稳定电缆最小截面 （KVA） (米) (KA) 短路持续时间0.1s 短路持续时间0.3s500 12 11.41/13.44 25 70 20 6.65/11.63 16 50 30 3.23/8.39 10 35 40 2.47/3.77 6 16630 12 14.74 / 17.07 35 7020 9.73 /13.37 25 70 30 5.00/9.12 16 35 40 2.51/3.87 6 16800 12 13.78/15.46 35 7020 9.53/12.64 25 50 30 5.01/8.95 16 35 40 2.52/3.88 6 161000 12 17.24/19.04 50 9520 12.47 /16.10 35 70 30 5.14/9.59 16 35 40 2.54 /3.95 6 161250 12 20.01/22.76 50 9520 13.58/18.46 35 70 30 7.84/12.46 25 50 40 2.62/4.00 10 16上表计算依据为：a)短路电流按国标图集建筑电气常用数据表19.619.8查取；b)电缆为低压铜芯交联聚乙烯电缆； c）热稳定计算公式中的绝缘系数K值取143。由上表数据可得到如下结论：A) 由变压器低压母线配出的电缆长度越短，为满足热稳定电缆最小截面越大，故电缆长度小于30米的小负荷配电，电缆截面不应按负荷计算电流选用，而应按满足热稳定选用； B)短路持续时间越短，满足热稳定电缆最小截面越小，故电缆长度小于30米的小负荷配电，其断路器短路保护宜整定为瞬动（表中0.1s值）；若为保持选择性采用短延时保护，则应选择更大的电缆截面（表中0.3s值）； C) 上表中电缆为低压铜芯交联聚乙烯电缆（YJV-1型），若选用低压铜芯聚氯乙烯电缆（VV-1型），因绝缘系数K值仅为100115之间，电缆最小截面将比上表所列数据更大，故给电缆长度小于30米的小负荷配电，宜尽量选用铜芯交联聚乙烯电缆。二。关于低压断路器选择： 断路器是配电线路的保护神，正确选用不仅能使低压配电系统安全运行，还能节约配电线路的造价。但少数设计人员选用断路器时因疏忽或对规范条文理解有误，使配电系统存在安全隐患或无谓加大导线截面，增加配电线路的造价。主要表现在：1图审时发现某工程大功率树干式配电系统中（封闭母线，预分支电缆等），在干线电源端未采用限流断路器的情况下，其分支线断路器选用短路分断能力6KA的微型断路器。经计算，实际三相短路电流大于12KA,故无法切除短路故障，违反低压配电设计规范第4.2.1条规定：配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。改进措施：干线电源端选用限流断路器或分支线断路器选用塑壳断路器（或高分断能力微型断路器）。2在放射式配电系统中，经常发现上级配电箱出线断路器过载保护整定值比下级配电箱进线断路器过载保护整定值加大一级甚至二级，并将导线截面相应加大，目的是实现上下级保护的选择性配合。其实这是对规范理解有误。低压配电设计规范第4.1.2条规定，配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性；各级之间应能协调配合。本人认为该条文中所指的上下级，是指总断路器与分断路器之间的关系，打个通俗的比喻，是母与子的关系。例如：树干式配电系统中干线断路器与分支线断路器，放射式配电系统中总断路器与分断路器，他们之间的保护应该具有选择性，否则，有可能产生越级跳闸而扩大停电范围。上级配电箱出线断路器与下级配电箱进线断路器虽然位于不同的配电箱内，但并非上下级关系，而是同一级，一旦保护动作，任一断路器跳闸均不会扩大故障停电范围，故不必具有选择性。断路器过载保护可按该配电线路的负荷电流选择整定值，从而可有效减小导线截面，降低线路投资。 3在TN系统中，对配电线路的接地故障保护未引起足够重视。低压配电设计规范第4.4.7条规定：相线对地标称电压为220V的TN系统配电线路的接地故障保护，其切断故障回路的时间应符合下列规定： 一.配电线路或仅供给固定式电气设备用电的末端线路，不宜大于5s; 二.供给手握式电气设备和移动式电气设备的末端线路或插座回路，不应大于0.4s. 对于上述第二款一般均能严格遵守，但对第一款往往未予重视。例如某工程配电系统，变压器容量为1000KVA,向220米处的动力负荷供电，参数如下 Pe=150KW， Kx=0.8 ,COS=0.8， Ij=228A. 线路始端选用断路器NSX250N-250/3P,导线选用YJV-1,3*150+2*70.电缆长度220米，经计算，末端三相短路电流I”=6.03KA, 单相接地故障电流Id=1.07KA。计算结果显示该断路器三相短路时能可靠切除短路故障，而对单相接地故障，则无法在规范规定5s时间内切除故障。本人对变压器容量为630KVA，采用YJV-1型电缆配电时，不同截面，不同距离末端单相接地故障电流作了计算，计算结果列表如下： 电缆截面 允许载流量/保护整定值（A） 单相接地故障电流Id（KA）60米80米100米 150米 35 134/100 0.92 0.69 0.55 0.37 50 158/125 1.38 1.04 0.83 0.56 70 195/160 1.90 1.44 1.16 0.78 95 232/200 2.61 1.98 1.6 1.08 120 264/225 3.42 2.62 2.12 1.44 150 298/250 3.66 2.80 2.27 1.54 185 334/300 4.53 3.51 2.87 1.96 根据上述计算结果可以得到以下结论：按允许载流量选用电缆且利用断路器热磁脱扣器兼作接地故障保护时，若要满足规范规定5s时间内切除故障，则对35mm以下小截面电缆供电距离不应超过60米；5070mm截面电缆供电距离不应超过80米；95mm