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

    ==

    Rk=Rs+RT+Rm+RL

    Xk=Xs+XT+Xm+XL

    式中 Un：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；

 Zk、Rk、Xk：短路电路总阻抗、总电阻、总电抗，mΩ；

     Rs、Xs：变压器高压侧系统的电阻、电抗（归算到400V侧），mΩ；

             可在《工业与民用配电设计手册》第三版P154页查表4-22、23

     RT、XT：变压器的电阻、电抗，mΩ；

             可在《工业与民用配电设计手册》第三版P1页查表4-28~31

     Rm、Xm：变压器低压侧母线段的电阻、电抗，mΩ；

             可在《工业与民用配电设计手册》第三版P157页查表4-24

     RL、XL：配电线路的电阻、电抗，mΩ；

             可在《工业与民用配电设计手册》第三版P158页查表4-25

    只要，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Ik=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：

 KpMi：第i台电动机反馈电流峰值系数，可取1.3；

 KstMi：第i台电动机的反馈电流倍数，可取起动电流倍数值（6~7）；

 IrMi：第i台电动机的额定电流。

 低压两相短路电流：。

 两相短路稳态值：Ik2=0.866Ik3（远离发电机短路）

                 Ik2=1.5Ik3（发电机出口处短路）

（2）单相短路电流的计算

     Rphp=Rphps+RphpT+Rphpm+RphpL

     Xphp=Xphps+XphpT+Xphpm+XphpL

     Rphp、Xphp：短路电路的相线—保护线回路（简称相保）电阻、相保电抗，mΩ；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Ik要比Ik1、Ik2、Ik3小，另外，断路器的短路保护电流值Ik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 800kVA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4mm2，控制箱到仓壁振动器的电缆长度为20米，截面积为2.5mm2。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Rs=1.65mΩ，电抗Xs=11.mΩ，相保电阻Rphps=1.65mΩ，相保电抗Xphps=11.mΩ；变压器的电阻RT=1.85mΩ，电抗XT=12.74mΩ，相保电阻RphpT=2.23mΩ，相保电抗XphpT=13.88mΩ；变压器低压侧母线段的电阻Rm=0.031mΩ，电抗Xm=0.17mΩ，相保电阻Rphpm=0.078mΩ，相保电抗Xphpm=0.382mΩ；4mm2配电线路的电阻RL=4.3mΩ，电抗XL=0.097mΩ，相保电阻RphpL=12.9mΩ，相保电抗XphpL=0.234mΩ；2.5mm2配电线路的电阻RL=6.88mΩ，电抗XL=0.097mΩ，相保电阻RphpL=20.mΩ，相保电抗XphpL=0.234mΩ；按上述公式计算可得

Rk=Rs+RT+Rm+RL=1.65+1.85+0.031×5+4.3×60+6.88×20=399.255mΩXk=Xs+XT+Xm+XL=11.+12.74+0.17×5+0.097×60+0.097×20=33.24mΩ Rphp=Rphps+RphpT+Rphpm+RphpL=1.65+2.23+0.078×5+12.9×60+20.×20=1191.07mΩ

Xphp=Xphps+XphpT+Xphpm+XphpL=11.+13.88+0.382×5+0.234×(60+20)=46.4mΩ

三相起始短路电流交流分量有效值

kA

单相短路电流

kA

供货商配置的断路器为iC65N-D16/3P，其短路动作电流为10~14In，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。