泛能站低壓斷路器、電纜的選擇問題探討

王靜海

（廊坊新奧泛能網絡科技服務有限公司，河北 廊坊 065000）

在泛能微網中，泛能站作為必不可少的一部分，其安全運行尤為重要。隨著電氣系統的發展，各類規范、手冊應運而生，而人們在理解規范、手冊時各不相同，這就可能造成與規范、手冊的本意背道而馳，本文就泛能站低壓斷路器、電纜的選擇問題做一些討論，希望能在泛能站電氣設計時起到一些啟發作用。

1 定義

泛能站：是在用戶側建立的一種分布式能源系統，可將太陽能、地熱能、生物能等各種可再生能源與天然氣等化石能源相結合，通過分布式能源高效集成，將多種能源轉變成冷、熱、電，并與終端用戶的能源利用系統協同耦合在一起，所形成的 多能互補、清潔高效 能源系統，可作為泛能微網的組成部分。

2 低壓斷路器的選擇

選擇斷路器時一般需要考慮如下問題：電壓、電流、頻率、選擇性、動熱穩定、溫度、海拔、安裝環境、負荷類別。斷路器額定電流或整定電流與溫度及負荷類別的配合往往容易被忽視，本節討論其間的關系。

（1）根據《低壓配電設計規范》（GB50054 2011）6.3.3條：過負荷保護電器的動作特性，應符合下列公式的要求：

式中：IB為回路計算電流，A；In為熔斷器熔體額定電流或斷路器額定電流或整定電流，A；IZ為導體允許持續載流量，A。

本公式僅是一般要求，應考慮其它因素。當環境溫度變化時，斷路器額定電流也會變化，比如按40℃選擇額定電流，冬季時，溫度低，斷路器富裕量較大，夏季時，配電柜內溫度增加，大于40℃時，額定電流可能不足，下面是某產品電流-溫度特性如圖1和表1。

從表1可以看出，溫度越高，斷路器電流越低，而配電柜溫度有可能達到50~60℃，因此設計時應予以考慮，并根據不同廠家的數據進行校驗。

（2）負荷類別一般有電機類、電子類、照明類等，實際中應根據負荷類別選用斷路器相應的脫扣單元。眾所周知，電機類負荷啟動電流高于額定電流數倍，選型時會予以考慮，但照明類負荷往往容易忽視，實際照明負荷也有啟動電流。如鹵鎢燈啟動時間為3~5min，啟動電流為正常的1.7~2.5倍，LED峰值電流為15倍額定電流，甚至更高，因此選擇照明用斷路器時，建議根據《照明設計手冊》進行選擇。

圖1 斷路器電流-溫度特性

表1 斷路器電流-溫度特性

（3）從以上可以看到，溫度和負荷類別都會影響斷路器的選擇，而這往往被忽視。

3 電纜選擇

選擇電纜時一般需要考慮如下問題：電壓、電流、電壓降、熱穩定、敷設環境、靈敏度、機械強度等。電纜與斷路器配合問題，即載流量問題容易出現漏項，電壓降問題也容易理解錯誤，下面我們進行分析。

（1）根據式（1），我們知道電纜經過校正后，載流量需大于斷路器額定電流或整定電流，那么環境溫度變化時，電纜載流量如何變化呢。不同環境溫度下，電纜載流量校正系數有如下公式：

式中：θm為電纜導體最高工作溫度（℃）；θ1為對應于額定載流量的基準環境溫度（℃）；θ2為實際環境溫度（℃）。

以交聯聚乙烯絕緣為例，電纜最高工作溫度為90℃，當基準溫度為40℃，實際環境溫度為30℃時，Kt=1.1；當基準溫度為40℃，實際環境溫度為60℃時，Kt=0.77。根據圖1知，對于額定電流為10~25A的斷路器，30℃時，校正系數為1.14，若40℃時In≤IZ，那么30℃時，1.14In≤1.1IZ不一定成立；根據表1知，60℃時，校正系數為0.9，那么若40℃時In≤IZ，那么60℃時，0.9In≤0.77IZ不一定成立，因此選擇電纜載流量時，應在考慮溫度的情況下與斷路器配合。

（2）設計時經常將回路電壓降控制在5%，那么這個5%怎么來的呢？根據GB50052第5.0.4條：正常運行情況下，用電設備端子處電壓偏差允許值宜符合下列要求：①電動機為±5%額定電壓。②照明：在一般工作場所為±5%額定電壓；對于遠離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時，可為+5%，-10%額定電壓；應急照明、道路照明和警衛照明等為+5%，-10%額定電壓。③其他用電設備當無特殊規定時為±5%額定電壓。

規范要求的是端子處的電壓偏差，而不是電壓降。設10/0.4kV變壓器高壓側電壓偏差為7%，變壓器分接頭在“0”位，因此變壓器出口電壓偏差為7%+5%=12%（假設忽略變壓器電壓降），那么近端設備端子電壓可能高于5%；設10/0.4kV變壓器高壓側電壓偏差為-7%，變壓器分接頭在“0”位，變壓器電壓降0.72%~5.52%，因此變壓器出口電壓 偏 差 為 -7%+5%+（-0.72%~-5.52%）=-2.72%~-7.52%，那么近端設備端子電壓可能低于5%。由此可見，電壓降控制在5%，未必正確，且電壓偏差過大，亦難以控制線路電壓降，所以應采取措施，控制電壓偏差范圍，選擇正確的變壓器分接頭，以使線路電壓降范圍合理，當實際中若缺乏數據，可參考《工業與民用配電設計手冊》（第四版）表6.2-6。

4 結語

通過以上分析，溫度對斷路器、電纜本身的選擇及配合均有影響，在設計時應予以考慮，并留有一定余量。電壓降作為設計校驗不可缺少的一部分，應正確理解，合理選擇。