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摘要：供配电系统的设计，应做到安全可靠、技术先进、经济合理。在笔者工作中发现，很多设计图纸，不管何种情况，末端照明回路都选用16A断路器，匹配2.5mm2的铜芯导线。究其原因，得到的答复几乎都是“大家都这么做、公司负责人这么教的”。在现行规范中，对开关和导线的匹配没有数值化的规定，需要设计人员根据项目情况具体计算分析。本文通过对实际项目某末端照明回路的分析，得出结论：当末端支线配电距离较远时，应校验照明支路的保护灵敏度，当不能满足要求时，可采取增大导线截面或减小断路器整定值的方法进行处理。
关键词：照明配电 导体截面 配电距离
近年来，随着我国城市化进程的推进，大型商业建筑呈现逐年增多的趋势，其中又以步行街较为突出。在《全国民用建筑工程设计技术措施 电气》5.2.5条有：分支线供电半径宜为30~50m，此建议是在考虑了配电回路的电压降以及断路器对配电线路的保护的灵敏度的情况下做出的。但是在大型商业建筑中，由于需考虑商业的利益化及商业整体性，往往电井会排布在比较偏的角落，导致分支线的长度远不止30~50m，更有甚者长度会超过100m。如此长度的支线配电，是否满足规范对电压降以及保护灵敏度的要求，估计大部分设计人员在图纸设计过程中是没有经过计算的。本文通过在实际项目的一个实例进行分析总结，得出结论，同时，笔者介绍了图集中的数据匹配数据，希望对广大设计人员有所帮助。
一、工程实例及计算条件假设
1、工程概要
在某一大型商业改造项目中，三层某一防火分区布置如下图所示。原设计该防火分区电井位于右下角，在改造过程中该分区左上部位增加了一个疏散走廊，其他部分均为商铺。经现场勘测，该走廊为由电井引来单独回路，采用WDZ-BYJ-3x2.5穿JDG管在吊顶内敷设，长度约为90m。电井配电箱预留用电容量45kW， cosΦ=0.9，配电采用放射式供电，电缆从配变电室低压柜直接馈出，采用WDZ-YJY-4x35+1x16沿桥架敷设至本配电箱，电缆长度约为75m。变压器采用SCB11型2000kVA电力变压器，阻抗电压百分比为8%，设于地下一层。
2、计算条件的假设
在工程计算中，一般采用简化法计算，单位采用有名单位制表示。在本工程中，做如下假设：
用电单位的电源来自地区电网，短路电流计算按无限大电源容量计算；
忽略短路点的电弧电阻、开关导线间的连接接触电阻，由于低压柜中母线的长度较短，忽略其阻抗值；
由于线路长度较长，电路电阻较大，忽略短路电流的直流分量；
按配电手册，在计算单相短路电流时，假设的计算温度升高，电阻值增大，其值一般为20℃时的1.5倍；
为便于计算假设该处用电容量为0.5kW，用电设备集中于一点。
二、 保护灵敏性的校验
1、电路中各原件的阻抗
计算条件如前所述，各原件阻抗的单位为mΩ。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经查表得：
系统电源为无限大电源容量，高压侧系统阻抗（归算到400V）
Rphp.S=0 Xphp.S =0
变压器的阻抗：
Rphp.T =0.64 Xphp.T =6.32
主干电缆L1单位长度的阻抗：
R’php.L1 =1.503 X’php.L1 =0.160
∴主干电缆的阻抗为
Rphp.L1 =1.503x75=112.725 Xphp.L1 =0.160x75=12
支线L2的单位长度阻抗，经查表得：
R’php.L2 =20.640 X’php.L2 =0.29
∴主干电缆的阻抗为
Rphp.L2 =20.640x90=1857.6 Xphp.L2 =0.29x90=26.1
2、末端短路电流的计算
根据计算电路，线路的总电阻为
Rphp= Rphp.S + Rphp.T + Rphp.L1 + Rphp.L2 =0+0.64+112.725+1857.6=1.97Ω
线路的总电抗为
Xphp= Xphp.S + Xphp.T + Xphp.L1 + Xphp.L2 =0+6.32+12+26.1=0.044Ω
短路点的总阻抗为
Zphp= = =1.97Ω
根据《工业与民用配电设计手册》第三版中公式4-55得出单相接地故障短路电流值为：
I”k1= = =111.7 A
3、保护灵敏度分析
在《低压配电设计规范》GB 50054-2011（以下简称《低配》）中6.1.1条规定：配电线路应装设短路保护和过负荷保护。这些保护与回路的计算电路及短路电流息息相关，限于本文内容，在此仅就短路保护进行论述。
民用建筑中，短路的持续时间一般均不大于5S，因此按热稳定选择回路导体的最小截面积为
S≥ = =2.17
可见，选择2.5mm2的导线符合规范对导体热稳定的要求。
在《低配》中6.2.4条规定：当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。一般照明配电线路中，断路器均选用C特性曲线的断路器。该特性的断路器的短路瞬时脱扣整定值一般为8~10倍的额定电流。因此，如按常规选用C特性曲线额定电流为16A的断路器，则满足保护灵敏度所需要的短路电流为
Iset3≥1.3ⅹ10ⅹ16=208A
可见，该处的短路电流不满足断路器保护灵敏度的要求，需要提高该处的保护灵敏度。
4、提高保护灵敏度的方法
按照上述内容，由于该处的计算短路电流太小，导致在配电线路发生单相短路时，断路器不能有效的保护线路。因此，要想有效的保护配电线路，就必须要提高线路末端的短路电流或降低断路器的短路瞬时脱扣整定值。
由前面的分析可知，要想提高线路末端的短路电流就必须要降低配电线路的阻抗，即增大线路的截面，但是这样势必会增大投资造价，因此降低断路器的瞬时脱扣电流是最佳的解决方案。
根据该工程的情况我们知道，该配电线路实际所带负荷很小，计算电流只有2.5A，因此我们选用整定值为6A的断路器即可。该断路器所要求的短路电流值为1.3ⅹ10ⅹ6=78A，小于该处的短路电流值，满足灵敏度的要求。
另外，如果末端回路所带负荷较大，用降低断路器整定值的方法不可行时，还可选用B特性曲线的断路器作为末端配电线路的保护电器。B特性曲线的断路器一般为额定电流的5倍左右，可保护的线路距离大大增长。以本实例计算，选用16A的B特性曲线断路器，满足灵敏度要求的短路电流为1.3ⅹ5ⅹ16=104A，小于该处的计算电流。
配电线路保护的计算是配电设计中重要的组成部分，在实际工程中一定要做到正确的计算才能达到安全可靠的目标。在笔者的实际工作及与设计人员的沟通过程中发现，往往大部分设计都是按照经验选择开关和导体，不注重计算，给设计的工程留下了安全隐患，令人担忧。
结论：本文通过对工作之中接触到的典型工程中的末端回路的电压降及线路保护进行相关计算，得出结论：在末端支线设计中，应重视短路保护灵敏度的计算，不可一味的按照经验匹配断路器和导线，当不满足灵敏度时，可适当降低断路器的整定值或合理选择特性曲线。由于笔者才疏学浅，水平有限，难免有描述不恰当之处，望不吝指正。
参考文献：
[1] 《供配电系统设计规范》GB 50052-2009
[2] 《低压配电设计规范》GB 50054-2011
[3] 《工业与民用配电设计手册》第3版
[4] 《全国民用建筑工程设计技术措施》电气 2009
[5] 《建筑电气通用图集》09BD1-电气常用图形符号与技术资料
论文作者:吴建勋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/31
标签：断路器论文; 电流论文; 阻抗论文; 线路论文; 灵敏度论文; 回路论文; 支线论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;