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电路保护——方法与定义

发布日期:2015/09/17已有 2430 人浏览

>>方法

(见图表 G1)
一个电路的各组成部分及其保护是这样确定的,即正常和非正常运行条件均需满足要求。
对装置的供电要求进行如 电气装置的电力负荷 所描述的初步分析之后,就要进行电缆敷设 [1]及其电气保护的研究,从装置电源开始,经过各中间级直到末级电路。电缆敷设及其每一级的保护都必须同时满足几个条件,才能保证装置的安全可靠,比如说,必须满足:
● 持续承载的满负荷电流,以及正常的短时过电流。
● 不会产生电压降而导致某些负荷性能下降,比如:当一台电机启动时加速过程时间过长等情况。
除此以外,保护设备 (断路器或熔断器) 还必须:
● 对电缆与母线进行包括短路电流在内的所有级别过电流的保护。
● 保证对人员进行保护以免受间接接触危害,特别是在 TN - 和 IT - 接地系中,电路的长度可能会限制短路电流的大小,因此会使自动切断电路动作发生延迟 (我们可能还记得,TT - 接地系统的装置必须在装置首端由设定值通常为 300 mA 的 RCD 对电源进行保护)。
导线的截面积根据过电流保护原理所描述的一般方法来确定。除了这种方法之外,考虑到机械耐久性,有些国家标准可能规定了必须满足一个最小截面积。某些特定的负荷 (如 特殊电源和负荷特性所提到的) 要求承载这些负荷的电缆应当有更大一些的规格,且电路保护也要相应修改。

图表 G1: 某一电路中电缆规格选择与保护装置额定值的流程图

>>定义

最大负荷电流: IB

● 在最末级电路上,这一电流对应于负荷的额定功率 (kVA)。在电动机启动的情况下,或其他能产生很大起动电流的负荷,特别是考虑到频繁启动的情形 (比如,厢式电梯的电动机、电阻式点焊等等),必须要对过电流所积累的热效应加以考虑。电缆和热继电器都会受到影响。
● 在整个上游电路中,这一电流对应于供电的功率 (kVA),且考虑同时 (不同时) 与利用系数、ks 和 ku 等系数,参见图表 G2。

图表 G2: 最大负荷电流 IB的计算
最大允许电流: IZ
这是电路电缆允许无限期通过的且不会降低其正常预期寿命的电流的最大值。
对于给定的导线截面积,电流的大小取决于以下几个参数:
● 电缆及电缆通道的内部构造 (铜或铝导线;PVC 或 EPR 等绝缘方式;有效导线的根数)。
● 周围环境温度。
● 安装方式。
● 邻近线路的影响。
过电流
每次过电流的出现都会使电流超过相关负荷的最大负荷电流 IB。
要想避免所敷设的电缆 (以及电器,如果过电流是该电器负荷部件的缺陷所造成) 受到永久的损害,就必须根据这一电流的大小将其迅速切断。
然而,正常运行中也会出现相对短时的过电流。要区分以下两种过电流:
● 过负荷电流
这种过电流会出现在正常的电力线路中,例如,由于一些小的短时工作制的负荷偶然地同时工作、电机启动负荷等等。如果这些情况持续的时间超过了给定的时间 (根据保护继电器的整定或熔断器额定值),电路就会被自动切断。
● 短路电流
这种电流是由于带电导体之间或 / 和带电导体与大地之间 (具有低阻抗接地中性线的系统) 以任意种组合由于绝缘失效而导致的,即
- 三相短路 (以及对中性线和 / 或对地
,或均不对于);
- 两相短路 (以及对中性线和 / 或对地,或均不对于);
- 单相对中性线短路 (和 / 或对地)。

>>备注:

^ 本章的“电缆敷设”一词用于所有的绝缘导体,包括多芯和单芯电缆以及穿入管子中的绝缘导线。