如何理解低压线路过负荷保护公式

建虢电乞。 ■■■__—●_——_____—■BUILDING 201口年第4期lELECTRICITY 怎样理解低压配电线路过负荷保护的两个公式 贺湘琨(中机中电研究院，北京市100048) HowtoUnderstandtheTwoFormulasforOverloadProtectioninLow-voltageDistributionLines HeXiangkun(ChinaElectricDesignandResearchInstitute，Beijing100048，China) AbstractAimedathowtounderstandtheoverload protectionformulasinsection4．3．4ofCo出forDesign ofLow-voltageElectricalInstall砒ns(GB50054—95)， throughanalysisoftherelevantnativeandforeign standardsandspecifications，combinedwiththe calculationexamples，themeaninganduseofthe overloadprotectionformulasforlow—voltagedistribution linesaleexplained． KeywordsLow·voltagedistributionline 0verloadprotectionCircuitbreakerFuse 摘 要针对《低压配电设计》 (GB50054 —95)中第4．3．4条过负荷保护公式如何理解的问 题．通过分析国内外相关标准规范，并结合计算 实例．说明低压配电线路过负荷保护公式的含义和 使用。 关键词 低压配电线路过负荷保护 断路器 熔断器 1 引言 低压配电线路过负荷保护是一个重要的问题．对 此在《低压配电设计规范》 (GB50054—95)第 4．3．4条规定：“过负载保护电器的动作特性应同时 满足下列条件： 厶≤厶≤厶 (4．3．4—1) 厶≤1．45厶 (4．3．4—2) 式中：厶——线路计算负载电流(A)； ，n——熔断器熔体额定电流或断路器额定电 流或整定电流(A)； 厶——导体允许持续载流量(A)； ，2——保证保护电器可靠动作的电流(A)。 当保护电器为低压断路器时。，2为约定 时间内的约定动作电流：当为熔断器 时，，2为约定时间内的约定熔断电流。” 这两个公式来源于国际电工委员会(IEC)第 b． 为了降低医疗系统对地电容。IT系统的配电箱 要尽量安装在使用场所附近．并尽可能减小系统容 量．减少系统配电回路数．尽量缩短系统配电线路的 长度． c．对于心脏手术等手术设备与人体心脏直接接 触的手术室．要充分做好防电击措施。有时候仅靠带 绝缘监测的IT系统是不够的．还应做好局部等电位 联结．使保护区内伸臂范围以内所有可导电部分都处 于同一电位水平上。 4结语 带有绝缘监测的IT系统能够为局部场所提供安 全、可靠、连续的供电，这是其它系统无法媲美的。 因此在一些重要的生产加工场所、医疗场所．以及重 22 ■一坚型!型：垫堕!^^二 要的设备运行场所，可以优先考虑使用IT系统。目 前我国还没有出台关于IT系统绝缘监测产品方面的 规范、标准。国内用于IT系统绝缘监测和故障点定 位的产品也为数不多。因此，在期待国家标准尽快出 台的同时，尚需努力开发出各类用于IT系统的绝缘 监测设备与故障点定位设备。 ‘刍卤E幽 1王厚余．低压电气装置的设计安装和检验．第二版． 北京：中国电力出版社．2007：48—52． 2邵建勋．医用IT系统在医疗场所的应用．信息管 理，2008(6)：32—39． 2009—11—18来稿 2010—04—06修回 万方数据 64技术委员会(TC64)制定的国际标准《建筑物电 气装置第4部分：安全防护第43章：过电流保 护》(IEC60364—4—43)。长期以来，对这两个公 式应如何理解．一直是大家关心的问题。 2对过负荷保护两个公式的解释 在IECTC64于2008年发布的IEC60364—4—43 第3版的附录B中．对这两个公式用这样一个图来解 释。见图1。 计算电流如 布线的参考二＼＼、 F／／L¨弘j 图1过负荷保护公式的说明 Fig．1Illustrationofoverloadprotectionformulas 图l形象地示出了这两个公式中电气量的关系。 首先看公式(4．3．4—1)，厶≤厶≤／z，由这个 公式可以看出：根据过负荷保护的要求。在选择导体 时应该根据计算电流先确定保护电器的额定电流或整 定电流．再根据保护电器的额定电流或整定电流确定 导体的载流量和截面。这和我们以前单纯根据计算电 流直接确定导体的载流量和截面的做法是完全不同 的．应该引起大家的重视。 对于公式(4．3．4—2)，，2≤1．45易，很多人认 为不太好理解，为什么会有个系数1．45呢?2007 年11月IECTC64的秘书长R．Pelta先生和IEC TC64的委员、IECTC23的主席C．Ziebell先生应全 国建筑物电气装置标准化技术委员会(IECTC64中 国委员会)的邀请．参加全国建筑物电气装置标准化 技术委员会2007年年会并做了学术报告．在报告中 他们以图2对这两个公式做了解释说明。 R．Pelta先生和C．Ziebell先生在报告中将公式 (4．3．4—2)和图2中保护电器的保护特性联系起来． 使对于这个公式的理解容易多了。由图2中的保护电 器特性曲线可以看出，由于保护电器制造的离散性。 保护电器的特性曲线不是一条线，而是一条带。，。是 ●Circuit： 1stcondition谴le‘lN<|z 2ndconditiona，2=1．45×厶 厶Operationalcurrent 厶Permissiblepermanentloadcurrent 1．45×厶Maximumpermissible overloadcurrent IMRatedcurrentofminiature circuit-breaker ，I lowtestcurrent 厶Highlestcurrent ，3 Tolerancelimitation 厶Non-actuating(short-circuitrelease) 厶Trippingcurrent(short-circuit release) 图2线路和保护电器的关系 Fig．2Therelationbetweenthelinesandprotectivedevices 保护电器的约定不动作电流。，2是保护电器的约定动 作电流。即在通过保护电器的电流小于或等于，。时， 保护电器肯定是不动作的．当通过保护电器的电流大 于^时，保护电器可能动作也可能不动作：而当通过 保护电器的电流等于或大于厶时，保护电器肯定动 作。这个公式的要求是当导体的电流达到1．451z时． 保护电器肯定动作。即要求保护电器的约定动作电流 ，2要小于导体载流量的1．45倍。才能起到对导体的保 护作用。 那么为什么这么规定呢?根据是什么?他们并没 有解释。对此，笔者做了一些分析。 3分析 3．1 保护电器为低压断路器 当保护电器是国家标准《低压开关设备和控制设 备第2部分：断路器》(GB14048．2—2008，等 同采用IEC60947—2：2006)规定的低压断路器的 情况时。其特性见表1。 表1 反时限过电流断开脱扣器在基准温度下的 断开动作特性 Tab．1Disconnectingoperationcharacteristicsofinverse-time over-currentdisconnectingreleaseunderreferencetemperature 所有相极通电 约定时间 约定不脱扣电流 约定脱扣电流 (h) 1．05倍整定电流 1．30倍整定电流 2 注：当厶≤63A时，约定时间为1h。 墨堂堡堡堡璧里皇垒堕塾堡垄堡篓塑堕全垒壅!!塑墨!k 1^、 j绽器 万方数据 建箍电乞。_l—_——__——_BUILDING 2口1n年第4期IELECTRICITY 由表1可以看出．低压断路器的约定不动作电流 是1．05倍的整定电流．约定动作电流是1．30倍的整 定电流。即当通过低压断路器的电流达到1．05倍的 整定电流时，低压断路器可能动作：当通过低压断路 器的电流达到1．30倍的整定电流时．低压断路器肯 定动作。所以，厶≤1．45，，的要求不难满足。 如果低压断路器是家用或类似用途的低压断路 器．根据其相关的标准。低压断路器的约定不脱扣电 流是1．13倍整定电流．约定脱扣电流是1．45倍整 定电流。因此，当，Z等于厶时，1．45易都会等于或 大于，2，公式(4．3．4—2)的要求也能得到满足。 3．2保护电器为低压熔断器 当保护电器是国家标准《低压熔断器第l部 分：基本要求》(GB13539．1—2008，等同采用 IEC60269一l：2006)规定的低压熔断器的情况 时。低压熔断器的特性见表2。 表2 “gG”和“gM”熔断体的约定时间和约定电流 Tah．2Conventionaltimeandconventionalcurrentof “gG”and“gM”fuse·links 约定电流(A)⋯sG额定电流厶 约定时间(h) “gM”b特性电流，c^(A) lnf lf ，。<16 l a a 16≤，n≤63 1 63<，。≤160 2 1．251。1．6I。 160<，。≤400 3 400<，n 4 注：a表示在考虑中；b表示对“gM”熔断体，见5．7．1。 厶，为约定不熔断电流，指在规定时间(约定时间)内熔断体能 承载而不熔化的规定电流值；l为约定熔断电流，指在规定时 间(约定时间)内，引起熔断体熔断的规定电流值。 由表2可以看出．当通过熔断器的电流未达到 1．25倍的额定电流时，熔断器不会动作；当通过熔 断器的电流达到1．6倍的额定电流时．熔断器肯定动 作。在这种情况下，熔断器能够起到过电流保护的作 用吗?为此该标准规定了验证熔断体能否保护电缆过 载的试验： “8．4．3．5约定电缆过载保护(仅对“如”熔 断体) 为了验证熔断体能保护电缆过载．一个熔断体进 行下述的约定试验。如8．4．1所规定，熔断体安装 在合适的熔断器支持件或试验底座上．但试验连接导 24—●塑垫!!型．垫坠! ．、； 体采用PVC绝缘铜导线。导体截面积按表1l规定选 取。熔断器及其联接导体必须用熔断体的额定电流预 热，预热时间等于约定时间。 随后试验电流增至1．45，。(，。在表19中规定)， 熔断体应在小于约定时间内熔断。 本试验可在降低的电压下进行． 注：若1．45，，大于约定熔断电流．则不需要进 行此试验。” 8．4．3．5节提及的“表19”的内容列于表3。 表3用于8．4．3．5试验表 Tab．3Testtableusedin8．4．3．5 熔断体的，。 铜导体的标称截面积 ，：8 (A) (mm2) (A) 12 l 15 16 1．5 19．5 20和25 2．5 27 32 4 36 40 6 46 50和63 10 63 80 16 85 loo 25 】12 125 35 138 160 50 168 200 70 213 250 120 299 315 185 392 400 240 46l 注：a表爪双芯负载导线载流能力，z(见IEC60364—5— 52的表A．52—2)。 在这里请注意其中的“注：若1．45易大于约定 熔断电流，则不需要进行此试验。”一句，这就表明。当 1．45厶大于约定熔断电流时，可以认为熔断体能起到 保护电缆过载的作用。而“1．45易大于约定熔断电 流”就是公式(4．3．4—2)的要求“，2≤1．45∥’。 由此我们可以看到，公式(4．3．4—2)就是要 求保护电器要能起到保护电缆过载的作用。当低压 断路器作为保护电器时这个要求是比较容易达到的． 而当熔断器作为保护电器时则要对这个要求进行验 证。公式(4．3．4—2)是综合考虑了低压断路器和 熔断器作为保护电器时能起到保护电缆过载的作用 而提出的要求。是保护电器的标准制订者和电缆标 准制订者互相协调的结果． 万方数据 4 举例 为了便于理解．现在举例如下。 4．1 举例一 计算电流如=85A，保护电器额定电流厶=100A， 选用25mm2的PVC电缆，其载流量Iz=112A，则： 1．45易=1．45×112 =162．4A 由此可以看到，厶<厶1．45厶 由此可以看到．如果保护电器为低压断路器和家 用低压断路器则满足公式(4．3．4—2)，2≤1．45易 的要求：如果保护电器为熔断器则不满足公式 (4．3．4—2)／2≤1．45易的要求；如果要满足公式 (4．3．4—2)的要求，则应该放大导体的截面；当选 用25ITlm2的PVC电缆时，其1．45，z=1．45X112= 162．4A，大于128A，就可以满足公式(4．3．4—2) 的要求了。 2010—03—09来稿 2010—04—03修回 怎样理解低压配电线路过负荷保护的两个公式(霄湘琨) 25 ■——I万方数据