道路照明設(shè)計(jì)中單相短路電流計(jì)算

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　　照明設(shè)計(jì)是城市道路設(shè)計(jì)中比較重要的一項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容。為了確保城市道路照明能為車輛駕駛?cè)藛T以及行人創(chuàng)造良好的視看環(huán)境，達(dá)到保障交通安全，提高交通運(yùn)輸效率，方便人民生活，防止犯罪活動(dòng)和美化城市環(huán)境的效果，建設(shè)部于91年特制定了《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ45－91.標(biāo)準(zhǔn)要求道路照明設(shè)計(jì)原則為“安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約能源、維修方便。”并對照明標(biāo)準(zhǔn)、光源和燈具的選擇、設(shè)計(jì)、照明供電和控制以及節(jié)能措施等方面做了較詳盡的規(guī)定和要求，筆者在工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用和深入了解標(biāo)準(zhǔn)的過程中，確實(shí)得到了很多的益處，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)一些不完善之處，比較突出的是規(guī)范中對照明供電保護(hù)及電纜選擇沒有做詳細(xì)說明和要求，而這部分內(nèi)容的設(shè)計(jì)正確與否直接影響到“安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約能源、維修方便”這個(gè)基本原則。在道路實(shí)際使用中發(fā)生的電氣故障，小到電纜燒毀，大到人身觸電傷亡事故的出現(xiàn)，都于與此相關(guān)。筆者希望本文起拋磚引玉的作用，以引起有關(guān)部門的重視，并與本行業(yè)同仁一同探討。

　　在道路照明配電中，由于配電線路較長，配電線路零序阻抗較大，單相接地（零）短路電流相對較小。為了計(jì)算低壓配電系統(tǒng)的單相接地（零）電流，需要利用不對稱短路電流的計(jì)算方法。不對稱短路電流可利用計(jì)算三相短路的原則進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)殡妷旱膶ΨQ分量與相應(yīng)的電流對稱分量成正比，因此在正序、負(fù)序和零序分量中，都能獨(dú)立地滿足歐姆定律和克希荷夫定律。正序、負(fù)序和零序電流也只產(chǎn)生相應(yīng)地正序、負(fù)序和零序電壓降，利用這一個(gè)重要的性質(zhì)，可以用電工學(xué)中對稱分量法分析在對稱電路中所產(chǎn)生的各種不對稱短路。

　　單相接地（零）短路電流的計(jì)算

　　不對稱短路時(shí)，由于距發(fā)電機(jī)的電氣距離很遠(yuǎn) ，降壓變壓器容量與發(fā)電機(jī)電源容量相比甚小，因此，可假定正序阻抗約等于負(fù)序阻抗。單相接地（零）短路電流按下式計(jì)算：

　　式中Up平均線電壓（V）R0Σ，X0Σ，Z0Σ配電網(wǎng)絡(luò)的總零序電阻，總零序電抗，總零序阻抗。R1Σ，X1Σ，Z1Σ配電網(wǎng)絡(luò)的總正序電阻，總正序電抗，總正序阻抗。

　　電路中主要元件阻抗

　　1、電力系統(tǒng)正序電抗的計(jì)算 在計(jì)算低壓電力網(wǎng)絡(luò)短路時(shí)，有時(shí)需要計(jì)入系統(tǒng)電抗XX，如果系統(tǒng)電抗不知，只有原線圈方面的短路容量或高壓短路器的額定容量Sdn（MVA）時(shí)，則系統(tǒng)正序電抗可近似地按下式計(jì)算： 式中 Uj=Up平均線電壓（V）Sdn原線圈方面的短路容量或高壓短路器的額定容量（KVA）。

　　2、變壓器阻抗的計(jì)算

　　變壓器的正序電阻：

　　變壓器的正序電抗：式中ΔPd  變壓器短路損耗（kW）Ue 變壓器二次側(cè)額定電壓（V）Se  變壓器額定容量（KVA）Ud% 變壓器阻抗電壓百分比，變壓器的零序電抗是與其本身結(jié)構(gòu)和繞組的接法有關(guān)。目前不少廠家生產(chǎn)的Dyn11結(jié)線變壓器比Yyn0結(jié)線變壓器零序阻抗小，二次側(cè)短路電流大，可提高一次側(cè)過電流保護(hù)兼作二次側(cè)單相接地保護(hù)的靈敏性。故建議使用Dyn11結(jié)線變壓器，變壓器的零序電阻，零序電抗的取值計(jì)算如下：R0＝RⅠ＋RⅡ＝R1    X0＝X1＋XⅡ=X1 式中  R0，X0  變壓器的零序電阻，零序電抗。RⅠ，X1變壓器的一次繞組電阻，漏電抗。RⅡ，XⅡ變壓器的二次繞組電阻，漏電抗。R1，X1變壓器的正序電阻，正序電抗。

　　3、推導(dǎo)參見機(jī)械工業(yè)版社出版的高等學(xué)校教材《工廠供電》。銅、鋁母線電阻電抗的計(jì)算（矩 形截面母線各相在同一平面內(nèi)）

　　自動(dòng)開關(guān)的選擇

　　1、自動(dòng)開關(guān)額定電流的確定 一千米路燈數(shù)量為14盞，高壓鈉燈功率因數(shù)為0.45.道路照明計(jì)算電流：

　　Iez≥Ijs  取Iez=100A

　　2、自動(dòng)開關(guān)長延時(shí)動(dòng)作的過電流熱脫扣器額定電流的確定IZd1≥KzlIjs=1×23=23A 取脫扣器額定電流為It.e=25A     照明用自動(dòng)開關(guān)長延時(shí)脫扣

　　器對高壓鈉燈的計(jì)算系數(shù)取1.參見《工廠配電設(shè)計(jì)手冊》第一版表11－21.

　　3、自動(dòng)開關(guān)瞬時(shí)動(dòng)作的過電流脫扣器的確定Izd3≥Kz3Ijs=6×23=138A  取  LZd3=150A，照明用自動(dòng)開關(guān)瞬時(shí)脫扣器對高壓鈉燈的計(jì)算系數(shù)取6.參見《工廠配電設(shè)計(jì)手冊》第一版表11－21.

　　4、按短路電流校驗(yàn)自動(dòng)開關(guān)動(dòng)作靈敏性自動(dòng)開關(guān)動(dòng)作系數(shù)取1.5時(shí)，靈敏性遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。

　　用自動(dòng)開關(guān)動(dòng)作系數(shù)及短路電流確定自動(dòng)開關(guān)瞬時(shí)脫扣器整定倍數(shù)值由于單相接地電流較小，現(xiàn)有的熱磁式自動(dòng)開關(guān)瞬時(shí)過電流脫扣器的整定電流值最小為3倍脫扣器額定電流，一般較難滿足靈敏性的要求。如用過電流長延時(shí)脫扣器做后備保護(hù)，容易使電纜長時(shí)間過電流，輕則燒毀電纜，重則引起火災(zāi)。由于道路配電屬于單相配電，即使配電中盡量使三相平衡，零序電流仍較大，也不能使用另加零序保護(hù)裝置的措施。按“JB1284－73”的規(guī)定，非選擇型配電用自動(dòng)開關(guān)的瞬時(shí)過電流脫扣器的整定電流值為10倍脫扣器額定電流（可調(diào)式為3～10倍），只具有瞬時(shí)過電流脫扣器的自動(dòng)開關(guān)，其脫扣器整定電流值為1～3倍或3～8倍脫扣器額定電流。遺憾的是，至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時(shí)過電流脫扣器的熱磁式自動(dòng)開關(guān)產(chǎn)品，包括像ABB，Schneider，Moeller等國外大公司也無此類產(chǎn)品。目前解決這個(gè)問題的辦法：

　　1、加大電纜截面，降低配電線路的零序電阻和電抗，一般道路照明設(shè)計(jì)中，線路電壓降都能滿足規(guī)范要求，在不影響投資和施工難度的情況下，這不失為一個(gè)好辦法。

　　2、使用電子式脫扣器，其保護(hù)短路時(shí)磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。能滿足保護(hù)要求。 由于本人才疏學(xué)淺，所述問題不夠深入，愿與廣大電氣設(shè)計(jì)同仁一同探討，同時(shí)希望引起低壓廠商的注意，能生產(chǎn)出更多適用于各類特殊場合的產(chǎn)品來。于各類特殊場合的產(chǎn)品來。定電流值為1～3倍或3～8倍脫扣器額定電流。

　　遺憾的是，至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時(shí)過電流脫扣器的熱磁式自動(dòng)開關(guān)產(chǎn)品，包括像ABB，Schneider，Moeller等國外大公司也無此類產(chǎn)品。

　　目前解決這個(gè)問題的辦法：

　　1、加大電纜截面，降低配電線路的零序電阻和電抗，一般道路照明設(shè)計(jì)中，線路電壓降都能滿足規(guī)范要求，在不影響投資和施工難度的情況下，這不失為一個(gè)好辦法。

　　2、使用電子式脫扣器，其保護(hù)短路時(shí)磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。

　　能滿足保護(hù)要求。 由于本人才疏學(xué)淺，所述問題不夠深入，愿與廣大電氣設(shè)計(jì)同仁一同探討，同時(shí)希望引起低壓廠商的注意，能生產(chǎn)出更多適用于各類特殊場合的產(chǎn)品來。于各類特殊場合的產(chǎn)品來。定電流值為1～3倍或3～8倍脫扣器額定電流。遺憾的是，至今尚未查到如上面規(guī)定提到的只具有瞬時(shí)過電流脫扣器的熱磁式自動(dòng)開關(guān)產(chǎn)品，包括像ABB，Schneider，Moeller等國外大公司也無此類產(chǎn)品。目前解決這個(gè)問題的辦法：

　　1、加大電纜截面，降低配電線路的零序電阻和電抗，一般道路照明設(shè)計(jì)中，線路電壓降都能滿足規(guī)范要求，在不影響投資和施工難度的情況下，這不失為一個(gè)好辦法。

　　2、使用電子式脫扣器，其保護(hù)短路時(shí)磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。