低压电动机控制回路断路器短路保护电流的选择

低压电动机控制回路断路器短路保护电流的选择
基本的低压电动机控制回路一般由断路器、交流接触器、热继电器或电动机智能控制器等组成，断路器在回路中一般起隔离、短路、缺相等保护作用。

下面主要讲述短路保护。

低压电动机回路的短路一般有三相短路、两相短路、单相短路。

（1）三相起始短路电流交流分量有效值的计算
k n 3/c "Z U I ==22n 3/05.1k k X R U +=2k
2k 230K R + R k =R s +R T +R m +R L
X k =X s +X T +X m +X L
式中 U n ：标称电压（线电压），V ，220/380V 网络为380V ； c ：电压系数，计算三相短路电流时取1.05；
Z k 、R k 、X k ：短路电路总阻抗、总电阻、总电抗，m Ω；
R s 、Xs ：变压器高压侧系统的电阻、电抗（归算到400V 侧），m Ω； 可在《工业与民用配电设计手册》第三版P154页查表4-22、23 R T 、X T ：变压器的电阻、电抗，m Ω；
可在《工业与民用配电设计手册》第三版P164页查表4-28~31 R m 、X m ：变压器低压侧母线段的电阻、电抗，m Ω；
可在《工业与民用配电设计手册》第三版P157页查表4-24 R L 、X L ：配电线路的电阻、电抗，m Ω；
可在《工业与民用配电设计手册》第三版P158页查表4-25 只要22s 2s 22≥++X R X R T
T ，变压器低压侧短路时的短路电流交流分量不衰
减，即短路电流稳态值I k =I''。

电动机反馈对短路电流峰值的影响，仅当短路点附件所接电动机额定电流之和大于短路电流的1%时，才考虑其影响。

电动机反馈电流峰值峰值电流计算如下： )k 10*2*1.1i 3-i r i st n
1i i p p A I K K M M M M （
∑==
K pMi ：第i 台电动机反馈电流峰值系数，可取1.3；
K stMi ：第i 台电动机的反馈电流倍数，可取起动电流倍数值（6~7）； I rMi ：第i 台电动机的额定电流。

低压两相短路电流：''3k ''2k 866.0I I =。

两相短路稳态值：I k2=0.866I k3（远离发电机短路）
I k2=1.5I k3（发电机出口处短路）
（2）单相短路电流的计算
2
php 2
php ''1k 220
X R I +=
R php =R phps +R phpT +R phpm +R phpL
X php =X phps +X phpT +X phpm +X phpL
R php 、X php ：短路电路的相线—保护线回路（简称相保）电阻、相保电抗，m Ω；数据可在计算三相短路电流的表中查得。

短路电流计算时，因为变压器高压侧系统的电阻和电抗值、变压器低压侧母线段的电阻和电抗值比较小，在短路电路总阻抗和总电阻值中只占很小部分，粗略计算时可忽略。

因此，我们设计时断路器的短路保护电流值I k 要比I k1、I k2、I k3小，另外，断路器的短路保护电流值I k 又需躲过起动电流的峰值（一般为电动机起动电流的2~2.5倍）。

在柴工整理的《不同变压器容量下电缆载流短路电流配合计算表》中，我们只需填写电缆长度，就会自动计算出短路电流和断路器的短路保护电流值，我们可以根据此表快速完成断路器的选型。

如在希铝电石渣改造工程中，有供货商随设备供货的仓壁振动器控制箱，现场出现热继电器烧毁事件。

其仓壁振动器电动机功率为0.22kW ，电压AC380V ，额定电流0.6A ，仓壁振动器控制回路为一个断路器带4个仓壁振动器回路，断路器型号为iC65N-D16/3P ，每个仓壁振动器回路配置一个交流接触器（LC1-E0910）和一个热继电器（整定范围0.63~1A ，现场整定值为0.7A ）。

在这个工程中，我们配置了两台互为备用的SCB10-6/0.4 800kV A 的干式变压器，联结组别为D.yn11，每段PC 段5面柜子，母排预估长度为5米，柜顶三相主母排型号为TMY-3*（80*10），PC 段到控制箱的电缆长度约为60米，截面积为
4mm 2，控制箱到仓壁振动器的电缆长度为20米，截面积为2.5mm 2。

在《工业与民用配电设计手册》第三版查表可得，此工程变压器高压侧系统（归算到400V 侧）的电阻R s =1.65m Ω，电抗Xs=11.89m Ω，相保电阻R phps =1.65m Ω，相保电抗X phps =11.89m Ω；变压器的电阻R T =1.85m Ω，电抗X T =12.74m Ω，相保电阻R phpT =2.23m Ω，相保电抗X phpT =13.88m Ω；变压器低压侧母线段的电阻R m =0.031m Ω，电抗X m =0.17m Ω，相保电阻R phpm =0.078m Ω，相保电抗X phpm =0.382m Ω；4mm 2配电线路的电阻R L =4.3m Ω，电抗X L =0.097m Ω，相保电阻R phpL =12.9m Ω，相保电抗X phpL =0.234m Ω；2.5mm 2配电线路的电阻R L =6.88m Ω，电抗X L =0.097m Ω，相保电阻R phpL =20.64m Ω，相保电抗X phpL =0.234m Ω；按上述公式计算可得
R k =R s +R T +R m +R L =1.65+1.85+0.031×5+4.3×60+6.88×20=399.255m ΩX k =X s +X T +X m +X L =11.89+12.74+0.17×5+0.097×60+0.097×20=33.24m Ω R php =R phps +R phpT +R phpm +R phpL =1.65+2.23+0.078
×5+12.9×60+20.64×
20=1191.07m Ω
X php =X phps +X phpT +X phpm +X phpL =11.89+13.88+0.382×5+0.234×(60+20)=46.4m Ω
三相起始短路电流交流分量有效值 574.0636
.40023024.33255.399230230
"222k 2k ==+=+=X R I kA 单相短路电流
184.097
.11912204.4607.1191220220
222php 2php "1k ==+=+=X R I kA 供货商配置的断路器为iC65N-D16/3P ，其短路动作电流为10~14I n ，即160-224A ，而单相短路电流计算值184A ，因此该选型错误，断路器应该选iC65N-D6/3P 或iC65N-D10/3P 。