则 1 000 kVA 变 压 器 的 低 压 出 口 处 （Un = 0. 38 kV，
uk % = 6） 的短路电流计算如下：
取 基 准 容 量 ： Sj = 100 MVA ， 基 准 电 压 ： Uj
= 1. 05 Un = 0. 4 kV， 基准电流： Ij = Sj 姨 3 Uj = 100 1. 732 × 0. 4
关键词 电缆热稳定校验 导体 断路器动作 时间
中图分类号： TM11 文献标识码： A
设计人员常对变压器高压侧电缆作短路热稳定校 验， 但低压侧电缆的短路热稳定校验往往容易被忽 略， 尤其是配至消防控制中心和弱电机房等处的出线 回路， 由于负荷容量不大、 所选电缆截面较小， 有时 并不满足规范对电缆热稳定的要求。
= 144. 3 kA
电力系统的阻抗：
X*s =
S*j S
= 100 300
= 0. 333
变压器的阻抗：
X*T =
uk % 100
×
Sj S
= 6 × 100 100 1
=6
变压器低压出口处的短路阻抗：
X* = X*s + X*T = 0. 333 + 6 = 6. 333
52 Feb. 2013 Vol. 32 No. 2 124 http: // www. jzdq. net. cn
k2 S 2 ≥ I 2 t
S ≥ 姨0. 7 × 1 000 000
143 ≥ 5. 9 mm2 由上面计算可以看出， 在限流型断路器的限流 保护下， 由 I2t 值校验的电缆允许最小截面较公式 S ≥ I 姨 t 校验的电缆允许最小截面有所减小。 k
同理， 可以得出 1 000 kVA 的变压器， 其热稳定 校验所允许的低压出线电缆的最小截面， 见表 2。
变压器低压出口处的短路电流： Ik = Ij
X* = 144. 3
6. 333 = 22. 8 kA 假设这个短路点远离发电厂， 短路电路的总电阻 较 小 ， 总 电 抗 较 大 （R∑ ≤ X∑ / 3） 时 ， t ≈ 0. 05 s。
取短路电流峰值系数 Kp = 1. 8， 矩路全电流最大有效 值 Ip = 1. 51 Ik = 1. 51 × 22. 8 = 34. 4 kA［2］。 3. 2 保护电器自动切断电流的动作时间
b. 根据 《工业与民用配电设计手册》 （第 3 版） 高压电缆的热稳定校验的要求， 其动作的时间宜采用 后备保护时间和断路器分闸时间之和。 对于变压器低 压侧的出线电缆如果也采用这个原则， 则低压出线电 缆的最近的后备保护 （即变压器低压进线主开关的分 闸） 时间取 0. 15 ~ 0. 2 s。 3. 3 系数 k 的取值
［2］ 中国航空工业规划设计研究院. 工业与民用配电 设计手册 ［M］. 第 3 版. 北京： 中国电力出版社， 2005.
a. 相导体的系数 k 按表 1 选择， k = 143， 假设
取后备保护时间 t = 0. 15 s， 则：
S2 ≥
I k
姨t
≥ 22. 8 × 1 000 姨0. 15
143 ≥ 61. 8 mm2
b. 当 断 路 器 分 闸 时 间 小 于 0. 1 s 时 ， 短 路 全 电
流 最 大 有 效 值 Ip = 34. 4 kA， 相 导 体 的 系 数 k 按 表 1 选择， k = 143， 查 某 限 流 型 断 路 器 的 相 应 技 术 数 据 I 2 t = 0. 7 × 1 000 000， 得：
的规定， 绝缘导体的热稳定， 应按其截面积校验， 且
应符合下列规定：
当 短 路 持 续 时 间 小 于 等 于 5 s （但 不 小 于 0. 1 s）
时， 绝缘导体的截面积应符合下式：
S≥ I k
姨t
式中： S — —— 导体的截面积， mm2；
作者信息
陈 敏， 男， 浙江容大电力设备制造有限公司， 工程师， 副总经理。 卢德海， 男， 浙江大学建筑设计研究院， 工程师。 沈蕴华， 女， 杭州市电力局， 助理工程师。
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变压器低压侧出线电缆热稳定校验 （陈敏 卢德海 沈蕴华）
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建筑电气 誖
BUILDING
２０１３ 年 第２ 期 ELECTRICITY
I — —— 通 过 保 护 电 器 的 预 期 故 障 电 流 或 短 路 电流， A；
t — —— 保护电器自动切断电流的动作时间， s； k — —— 系数， 按 GB 50054 - 2011 附录 A 计算
β — —— 导体在 0 ℃ 时电阻率温度系数的倒数，
按 GB 50054 - 2011 附录 A 表 A. 0. 1 的
规定确定， ℃； ρ — —— 导体在 20 ℃ 时电阻率， 按 GB 50054
20
- 2011 附录A 表 A. 0. 1 的规定确 定 ， Ω·mm；
供电与配电
θi — —— 导体初始温度， ℃； θf — —— 导体最终温度， ℃。 该式需要确定好几个参数才能算出 k 的结果， 所 以， 一般是参照相导体的初始、 最终温度和系数表 （见表 1） 来确定 k 值。
LU Dehai （Architectural Design and Research Institute of Zhejiang University， Hangzhou 310028， China） SHEN Yunhua （Hangzhou Power Supply Bureau， Hangzhou 310000， China）
Key words Verification of thermal stability of cables Conductor Operating time of breaker
摘 要 依据 GB 50054 - 2011 《低 压 配 电 设 计 规范》， 对变压器低压侧出线电缆的选择， 除根据负 荷计算电流按电缆载流量选择外， 还需要对电缆作热 稳定校验。
1 电缆热稳定校验的重要性
根 据 GB 50054 - 2011 《 低 压 配 电 设 计 规 范 》 第 3. 2. 14 条、 第 6. 2. 3 条和 GB 50217 - 2007 《电力 工程电缆设计规范》 第 3. 7. 7 条的规定， 电缆应能承 受预期的故障电流或短路电流和短路保护的动作时 间， 对于非熔断器保护回路， 应该校验电缆的相导体 和保护导体的最小截面。
由导体、 绝缘和其他部分的材料以及初始和最终 温度决定的系数 k， 其值应按下式计算：
姨k = Qc （ β + 20 ℃） ρ 20 式中： k — —— 系数；
lห้องสมุดไป่ตู้ （1 +
θf - θi ） β - θi
Qc — —— 导体材料在 20 ℃ 时的体积热容量， 按 GB 50054 - 2011 附录 A 表 A. 0. 1 的规 定确定， J / （℃·mm3）；
表 1 相导体的初始温度、 最终温度和系数 Tab. 1 Initial and final temperature and coefficient of phase conductor
导体绝缘
聚氯乙烯
交联聚乙烯和 乙丙橡胶
工作温度 60 ℃ 的橡胶 聚氯乙烯
矿物质 护套 裸护套
温度 / ℃
导体材料的系数
4 结语
电气设计时应依据规范中的相应要求、 根据电网 的短路容量、 变压器容量， 以及保护电器切除短路电 流的实际参数， 综合考虑变压器低压侧低压配出电缆 的最小截面， 以满足电缆热稳定校验要求。
［1］ 中 机 中 电 设 计 研 究 院 有 限 公 司 . GB 50054 - 2011 低 压 配 电 设 计 规 范 ［S］. 北 京 ： 中 国 计 划 出 版 社 ， 2012.
初始 最终 铜
铜导体的 铝
锡焊接头
160 115 76
70
115
（140） （103） （68）
90 250 143 94
—
60 200 141 93
—
70 160 115 —
—
105 250 135 —
—
注： 括号 内的 数值 适用于 截面 积大 于 300 mm2 的 聚氯乙 烯绝 缘导体。
3. 4 电缆热稳定校验
Abstract According to the Code for Design of Low Voltage Electrical Installations （ GB 50054 - 2011） ， in addition to the current-carrying capacity of cables calculated by load, the selection of outlet cable from low -voltage side of transformer also requires verification of the thermal stability of cable.
如果电缆不满足热稳定校验的要求， 则在短路时 电缆的绝缘层可能被破坏， 同时可能影响到近旁的电 缆和电气装置， 甚至引发电气火灾。
电缆的热稳定校验是设计过程中的重要环节。
2 变压器低压侧出线电缆的热稳定校验 要求
根据 GB 50054 - 2011 第 3. 2. 14 条、 第 6. 2. 3 条
a. 低压出线开关的主保护分闸时间 （即低压馈 线屏出线开关的脱扣时间） 可查样本获得。 如出线开 关的长延时整定电流值为 40 A， 由上面的数据可知，
短路电流 Ik = 22. 8 kA， 是长延时整定电流的 570 倍。 一般带热磁脱扣器的断路器， 其短路瞬动的脱扣时间 为 0. 015 ~ 0. 03 s； 带 电 子 脱 扣 器 的 断 路 器 ， 其 短 路 瞬动的脱扣时间为 0. 007 ~ 0. 01 s。