淺談低壓電器的選擇

北京石油化工工程有限公司西安分公司 張 琳西安供電局運(yùn)維檢修部 張 滿

低壓電器選擇是低壓配電設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確選擇電氣設(shè)備是保證配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資、選擇合適的電氣設(shè)備。

1.工程配電系統(tǒng)

該制氫裝置的10kV用電負(fù)荷，包括2臺(tái)配電變壓器和5臺(tái)10kV電動(dòng)機(jī)，由聯(lián)合變電所直供。

聯(lián)合變電所內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)容量為1250kVA的配電變壓器，為制氫裝置的低壓負(fù)荷供電。

10kV和380V系統(tǒng)均采用單母線分段接線，正常時(shí)母線分段開關(guān)打開，兩段同時(shí)供電。當(dāng)兩路電源中的一路中斷供電時(shí)，另一路電源能滿足兩段全部一、二級(jí)用電負(fù)荷的需要。10kV、380V母線分段開關(guān)設(shè)自投裝置，可手動(dòng)投切。

2.0.38kV低壓開關(guān)的選擇

工廠配電工程中最常見的負(fù)載有配電線路、電動(dòng)機(jī)和家用照明類等3大類。與此相對(duì)應(yīng)的便有配電保護(hù)型、電動(dòng)機(jī)保護(hù)型和家用類保護(hù)型的斷路器。這三類斷路器的保護(hù)性質(zhì)和保護(hù)特性是不相同的。本文重點(diǎn)討論配電保護(hù)型、電動(dòng)機(jī)保護(hù)型低壓開關(guān)。

(1)配電保護(hù)型

根據(jù)短路電流不同選擇斷路器時(shí)，斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路的預(yù)期短路電流。斷路器的短路分?jǐn)嗄芰νǔＪ侵杆臉O限短路分?jǐn)嗄芰Α嗦菲饔?個(gè)重要的短路電流分?jǐn)嗄芰χ笜?biāo)分別為極限短路分?jǐn)嗄芰Α⑦\(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰投虝r(shí)耐受電流。國(guó)內(nèi)低壓斷路器的運(yùn)行短路分析能力絕大多數(shù)是小于它的極限短路分?jǐn)嗄芰Φ摹Ｎ覈?guó)標(biāo)準(zhǔn)GBI140482規(guī)定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰梢允菢O限短路分?jǐn)嗄芰?shù)值的25%、50%、75%和100%。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)選用時(shí)要選擇符合斷路器的運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Α菥€路預(yù)期短路電流來(lái)設(shè)計(jì)。

如圖1所示，該工程選用10/0.4kV，Ud%=6，容量為1250kVA的配電變壓器，由上級(jí)用戶提供的短路電流為Id1max=9.78KA，Id1min=7.60kA。

一般在不提供10kV短路電流情況下，可根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》P127表1，假定系統(tǒng)無(wú)窮大阻抗時(shí)粗略的算出短路電流：

Id2=144.3/（6/1.25）=30.0 kA

現(xiàn)提供的Id1max=9.78 KA，便可求的系統(tǒng)阻抗：Z系統(tǒng)=5.5/9.78=0.56

Z總=6/1.25+0.56=5.36

最終求得比較精確的三相短路電流值：Id2=144.3/5.36=26.9kA

故在選擇進(jìn)線、母聯(lián)低壓開關(guān)時(shí)，額定運(yùn)行短路分段能力應(yīng)大于26.9kA，目前市場(chǎng)低壓開關(guān)分段能力有35kA，50kA都適用于本工程，但由于目前市場(chǎng)價(jià)格差異不大，故選用MT25N2，MIC6.0型斷路器。此斷路器具有長(zhǎng)、短延時(shí)、瞬時(shí)、接地故障等保護(hù)功能，額定電流為2500A，額定工作電壓為AC400V，開斷能力50kA。

(2)電動(dòng)機(jī)保護(hù)型

低壓斷路器主要用于線路的過(guò)載、短路、失壓、欠壓及漏電保護(hù)，也可用于不頻繁啟動(dòng)的小型低壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)及操作。

如本制氫裝置中，冷凝水泵為7.5kW，采用NSX100H，磁脫扣器MA25斷路器。除氧水泵160kW，采用NSX400H，電子脫扣器MIC6.3，應(yīng)工藝專業(yè)要求并配有軟啟動(dòng)器。

3.接觸器的選擇

選擇接觸器時(shí)應(yīng)從其工作條件出發(fā)，主要考慮下列因素：(1)控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器。(2)接觸器的使用類別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致。(3)主觸頭的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電流；還要注意的是接觸器主觸頭的額定工作電流是在規(guī)定的條件下（額定工作電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當(dāng)實(shí)際使用條件不同時(shí)，這個(gè)電流值也將隨之改變。(4)主觸頭的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電壓。

例如本制氫裝置中冷凝水泵功率為7.5kW，選用LC1-D25型交流接觸器。該電機(jī)計(jì)算電流13.4A，接觸器額定電流25A，按一般AC-3工作類別，該交流接觸器可控制380V電動(dòng)機(jī)功率為10kW，現(xiàn)在控制380V、7.5kW電動(dòng)機(jī)，屬于降容使用。

接觸器的選用應(yīng)按滿足被控制設(shè)備的要求進(jìn)行，除額定工作電壓應(yīng)與被控設(shè)備的額定電壓相同外，被控設(shè)備的負(fù)載功率、使用類別、操作頻率、工作壽命、安裝方式及尺寸以及經(jīng)濟(jì)性等是選擇的依據(jù)。

4.電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的選擇

電機(jī)保護(hù)器的作用是給電機(jī)全面的保護(hù)，在電機(jī)出現(xiàn)過(guò)載、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過(guò)壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過(guò)熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時(shí)，予以報(bào)警或保護(hù)的裝置。電機(jī)保護(hù)器既能使電動(dòng)機(jī)充分發(fā)揮過(guò)載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。

本工程應(yīng)用中，電機(jī)回路統(tǒng)一考慮采用電機(jī)保護(hù)器作為保護(hù)電器。例如一臺(tái)冷凝水泵功率為7.5kW，該電機(jī)計(jì)算電流13.4A，按照廠家速查表選用選用ARD3-25型智能電機(jī)保護(hù)器。另一臺(tái)空氣風(fēng)機(jī)功率為75kW，該電機(jī)計(jì)算電流134A，選配ARD3-250型智能電機(jī)保護(hù)器。

表1 常用基準(zhǔn)值（Sj=100MVA）

圖1

由于熱繼電器脫扣等級(jí)比較低，一般只用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，保護(hù)功能單一，近年來(lái)化工廠則更多應(yīng)用保護(hù)功能齊全的電機(jī)保護(hù)器。電機(jī)保護(hù)器既能使電動(dòng)機(jī)充分發(fā)揮過(guò)載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。

5.漏電保護(hù)裝置的選擇

(1)形式的選擇：一般情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇電流型電磁式漏電保護(hù)器，以求有較高的可靠性。(2)額定電流的選擇：漏電保護(hù)器的額定電流應(yīng)大于實(shí)際負(fù)荷電流。(3)極數(shù)的選擇：工廠配電若負(fù)載為三相三線，則選用三極的漏電保護(hù)器；若負(fù)載為三相四線，則應(yīng)選用四極漏電保護(hù)器。(4)額定漏電動(dòng)作電流的選擇(即靈敏度選擇)：為了使漏電保護(hù)器真正起到保安作用，其動(dòng)作必須正確可靠，即應(yīng)該具有合適的靈敏度和動(dòng)作的快速性。快速性是指通過(guò)漏電保護(hù)器的電流達(dá)到動(dòng)作電流時(shí)，能否迅速地動(dòng)作，合格的漏電保護(hù)器的動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于0.1s，否則對(duì)人身安全仍有威脅。

如工程設(shè)置的一個(gè)三相插座，考慮檢修負(fù)荷10KW，采用In=32A，CH2L-63C32/330mA三相帶漏電保護(hù)的開關(guān)裝置。單相插座則可采用In=25A，CH2L-63C25/1P+N 30mA兩相漏電開關(guān)。

6.結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際工程應(yīng)用中，低壓電器元件之間的相互配合也很重要，如電機(jī)保護(hù)器和低壓斷路器之間的保護(hù)功能的配合，本文因?yàn)槠邢尬瓷婕啊?/p>

總之，低壓電器是大家非常熟悉的電器開關(guān)，它們的選擇需要結(jié)合諸多因素的計(jì)算和考慮的結(jié)果，只有全面充分平衡這些條件，設(shè)計(jì)、選用的低壓電器才是最合理的。