道路照明設計中單相短路電流計算

照明設計是城市道路設計中比較重要的一項設計內容。為了確保城市道路照明能為車(chē)輛駕駛人員以及行人創(chuàng )造良好的視看環(huán)境，達到保障交通安全，提高交通運輸效率，方便人民生活，防止犯罪活動(dòng)和美化城市環(huán)境的效果，建設部于91年特制定了《城市道路照明設計標準》CJJ45-91.標準要求道路照明設計原則為“安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、節約能源、維修方便。”并對照明標準、光源和燈具的選擇、設計、照明供電和控制以及節能措施等方面做了較詳盡的規定和要求，筆者在工程設計中運用和深入了解標準的過(guò)程中，確實(shí)得到了很多的益處，同時(shí)也發(fā)現一些不完善之處，比較突出的是規范中對照明供電保護及電纜選擇沒(méi)有做詳細說(shuō)明和要求，而這部分內容的設計正確與否直接影響到“安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、節約能源、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，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(mén)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(xiàn)路較長(cháng)，配電線(xiàn)路零序阻抗較大，單相接地(零)短路電流相對較小。為了計算低壓配電系統的單相接地(零)電流，需要利用不對稱(chēng)短路電流的計算方法。不對稱(chēng)短路電流可利用計算三相短路的原則進(jìn)行計算。因為電壓的對稱(chēng)分量與相應的電流對稱(chēng)分量成正比，因此在正序、負序和零序分量中，都能獨立地滿(mǎn)足歐姆定律和克希荷夫定律。正序、負序和零序電流也只產(chǎn)生相應地正序、負序和零序電壓降，利用這一個(gè)重要的性質(zhì)，可以用電工學(xué)中對稱(chēng)分量法分析在對稱(chēng)電路中所產(chǎn)生的各種不對稱(chēng)短路。

單相接地(零)短路電流的計算

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

式中Up平均線(xiàn)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、電力系統正序電抗的計算 在計算低壓電力網(wǎng)絡(luò )短路時(shí)，有時(shí)需要計入系統電抗XX，如果系統電抗不知，只有原線(xiàn)圈方面的短路容量或高壓短路器的額定容量Sdn(MVA)時(shí)，則系統正序電抗可近似地按下式計算： 式中 Uj=Up平均線(xiàn)電壓(V)Sdn原線(xiàn)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構和繞組的接法有關(guān)。目前不少廠(chǎng)家生產(chǎn)的Dyn11結線(xiàn)變壓器比Yyn0結線(xiàn)變壓器零序阻抗小，二次側短路電流大，可提高一次側過(guò)電流保護兼作二次側單相接地保護的靈敏性。故建議使用Dyn11結線(xiàn)變壓器，變壓器的零序電阻，零序電抗的取值計算如下：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、推導參見(jiàn)機械工業(yè)版社出版的高等學(xué)校教材《工廠(chǎng)供電》。銅、鋁母線(xiàn)電阻電抗的計算(矩 形截面母線(xiàn)各相在同一平面內)

自動(dòng)開(kāi)關(guān)的選擇

1、自動(dòng)開(kāi)關(guān)額定電流的確定 一千米路燈數量為14盞，高壓鈉燈功率因數為0.45.道路照明計算電流：

Iez≥Ijs 取Iez=100A

2、自動(dòng)開(kāi)關(guān)長(cháng)延時(shí)動(dòng)作的過(guò)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(kāi)關(guān)長(cháng)延時(shí)脫扣

器對高壓鈉燈的計算系數取1.參見(jiàn)《工廠(chǎng)配電設計手冊》第一版表11-21.

3、自動(dòng)開(kāi)關(guān)瞬時(shí)動(dòng)作的過(guò)電流脫扣器的確定Izd3≥Kz3Ijs=6×23=138A 取 LZd3=150A，照明用自動(dòng)開(kāi)關(guān)瞬時(shí)脫扣器對高壓鈉燈的計算系數取6.參見(jiàn)《工廠(chǎng)配電設計手冊》第一版表11-21.

4、按短路電流校驗自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作靈敏性自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作系數取1.5時(shí)，靈敏性遠遠達不到要求。

用自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作系數及短路電流確定自動(dòng)開(kāi)關(guān)瞬時(shí)脫扣器整定倍數值由于單相接地電流較小，現有的熱磁式自動(dòng)開(kāi)關(guān)瞬時(shí)過(guò)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(mǎn)足靈敏性的要求。如用過(guò)電流長(cháng)延時(shí)脫扣器做后備保護，容易使電纜長(cháng)時(shí)間過(guò)電流，輕則燒毀電纜，重則引起火災。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裝置的措施。按“JB1284-73”的規定，非選擇型配電用自動(dòng)開(kāi)關(guān)的瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的整定電流值為10倍脫扣器額定電流(可調式為3～10倍)，只具有瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的自動(dòng)開(kāi)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定提到的只具有瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的熱磁式自動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，包括像ABB，Schneider，Moeller等國外大公司也無(wú)此類(lèi)產(chǎn)品。目前解決這個(gè)問(wèn)題的辦法：

1、加大電纜截面，降低配電線(xiàn)路的零序電阻和電抗，一般道路照明設計中，線(xiàn)路電壓降都能滿(mǎn)足規范要求，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，其保護短路時(shí)磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。能滿(mǎn)足保護要求。 由于本人才疏學(xué)淺，所述問(wèn)題不夠深入，愿與廣大電氣設計同仁一同探討，同時(shí)希望引起低壓廠(chǎng)商的注意，能生產(chǎn)出更多適用于各類(lèi)特殊場(chǎng)合的產(chǎn)品來(lái)。于各類(lèi)特殊場(chǎng)合的產(chǎn)品來(lái)。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定提到的只具有瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的熱磁式自動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，包括像ABB，Schneider，Moeller等國外大公司也無(wú)此類(lèi)產(chǎn)品。

目前解決這個(gè)問(wèn)題的辦法：

1、加大電纜截面，降低配電線(xiàn)路的零序電阻和電抗，一般道路照明設計中，線(xiàn)路電壓降都能滿(mǎn)足規范要求，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，其保護短路時(shí)磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。

能滿(mǎn)足保護要求。 由于本人才疏學(xué)淺，所述問(wèn)題不夠深入，愿與廣大電氣設計同仁一同探討，同時(shí)希望引起低壓廠(chǎng)商的注意，能生產(chǎn)出更多適用于各類(lèi)特殊場(chǎng)合的產(chǎn)品來(lái)。于各類(lèi)特殊場(chǎng)合的產(chǎn)品來(lái)。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定提到的只具有瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的熱磁式自動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，包括像ABB，Schneider，Moeller等國外大公司也無(wú)此類(lèi)產(chǎn)品。目前解決這個(gè)問(wèn)題的辦法：

1、加大電纜截面，降低配電線(xiàn)路的零序電阻和電抗，一般道路照明設計中，線(xiàn)路電壓降都能滿(mǎn)足規范要求，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，其保護短路時(shí)磁脫扣可最小做到1.5倍脫扣器額定電流。