入门者 发表于 2015-6-25 08:59:24

14年4期“接地故障回路阻抗测量..”和14年9期“接地故障回路阻抗计算..”两文的讨论

“接地故障回路阻抗测量和相关问题探讨”〈下称周文〉和“接地故障回路阻抗计算的若干问题”〈下称贺文〉,两文直接关系到具体执行时的扯皮,责任谁负问题,必须讨论清楚。

   周文的表2, 用该文式〈5〉作为判断回路阻抗测量合格与否是错误的,而贺文认同了其结果。

   周文所述的“式〈5〉中考虑2/3系数的原因:是由于测量是在室温下采用小电流进行,而故障时电流很大,导体温度大幅度上升,故障回路电阻随温度的升高而增大。”这不存在普遍性,尤其是普遍使用MCB、MCCB客观现实,可说是没有科学依据的、脱离实际的错误观点。

入门者 发表于 2015-6-25 09:23:38

用数据说话,短路时线缆温升计算

焦尔楞次定律Q=I*I*R*t,热量Q以J〈焦尔〉为单位时的公式,I单位为A,R单位为Ω,t单位为s。
热量、比热、质量、温度关系公式 Q=C*M*T,热量Q单位为焦尔,比热C单位为J/kgk,温升T单位为度。演变为温升的公式 ΔQ=C*M*ΔT,温升ΔT单位为度。
根据能量守恒定律,短路时绝热状态下,得式 ΔI*ΔI*R*t=C*M*ΔT,
R=ρ〈T〉xL/S, ρ〈T〉--先假定为短路时导线实际温度的电阻率最后待计算结果再进行修正,L--长度,S--截面积
M=ρ〈密度〉xLxS, ρ〈密度〉--导线材质的密度,L--长度,S--截面积

得式 ΔI*ΔI*txρ〈T〉*L/S=C*ρ〈密度〉xLxS*ΔT,
得温升计算式 ΔT=〈ΔI*ΔI*txρ〈T〉/C*ρ〈密度〉xSxS,

2.5平方mm的铜导线,短路电流为160A,短路持续时间为一正弦整波〈工频一个周波〉的时间20ms=0.02s,计算温升。并设短路时,导线热态运行温度为60度。未取冷态短路,即一通电就发生短路。
Ccu=385J/〈kgx度〉, ρ〈20〉=0.0172x10负6次方Ω.m
   ρ〈T〉=ρ60=ρ20〔1+0.004x〈60-20〉〕=0.0172x10负6次方x1.16=0.02x10负6次方
ρ〈密度〉cu=8900〈kg/m3次方〉, S=2.5x10负6次方, ΔI=150A〈设短路前电流为10A〉
代入温升计算式得
ΔT=0.42度
即一个工频周波在2.5平方mm的铜导线通以160A电流时,温升为ΔT=0.42度。
可认为初设的温度近似等于终端温度,可不作修正。


入门者 发表于 2015-6-25 09:31:15

由上贴2#得出以下结论:

〈1〉 短路持续时间为 5s 时,持续周波为250,若温升按平均0.42度/周波,则得ΔT=0.42度x250=105度,实际温度为105+60=165度。这符合故障回路电阻随温度的升高而增大说法,但其原因不是电流大,而是短路持续时间过长,使允通能量大增。
〈2〉 当采用施耐德 C65 系列产品,具有三级限流:I.I.t允许为一正弦整半波的能量的1/10。即为工频一个周波的能量的1/20。按比例得短路时导线温升为 0.42/20=0.02度。这难道周文中所为的是:“由于测量是在室温下采用小电流进行,而故障时电流很大,导体温度大幅度上升,故障回路电阻随温度的升高而增大。”
〈3〉 当采用国内产品,按贺文所述MCB切断时间应小于0.1s,充其量也只有5个周波,短路时导线温升为 0.42x5=2.1度。与“导体温度大幅度上升”也是搭不上边的。其实0.1s也值得探讨的,短路时电流包含周期分量和衰减的直流分量,根据有关理论,由于短路瞬间相位关系,峰值电流发生在第一个周期的0~3/4周期内,磁脱扣力与流过的电流有关,若在峰值电流时也不能脱扣的话,以后更不会有脱扣机会了。触头动作后到完全切断有电弧存在时间,现在的技术已使其时间狠短了,从能量观点,由于电弧电阻存在电弧其间短路电流也减小了,所以磁脱扣器正常时,MCB电路切断时间一般可说约0.02s。导线温升约0.42度。
〈4〉 可见“由于测量是在室温下采用小电流进行,而故障时电流很大,导体温度大幅度上升,故障回路电阻随温度的升高而增大。”是捕风捉影、道听途说的产物,是没有科学依据的,是脱离实际的错误观点。
〈5〉 周文式〈5〉失去了正确的理论依据,违背了客观事实,是错的,由此而来的数据不能用于阻抗校验,周文表2是错的。

911room 发表于 2015-6-30 13:39:23

本帖最后由 911room 于 2015-6-30 13:43 编辑

请楼主详读GB16895.23-2012的C.61.3.6.2

911room 发表于 2015-6-30 13:44:15

BS7671相关公式,采用的是0.8的系数。

入门者 发表于 2015-7-7 14:55:44

本帖最后由 入门者 于 2015-7-7 14:57 编辑

回4# 911room: 请楼主详读GB16895.23-2012的C.61.3.6.2

   GB16895.23-2012的C.61.3.6.2 应全面引用和理解,还必须注意条文中更为重要的一段:

“当测得的故障回路阻抗值超过2 Uo /3 Ia时,可按下列程序对故障回路阻抗进行估算,以便对是否符合411.4的规定作更准确的评估:”

   对这段论述的理解是:
   1〉 故障回路阻抗值 Zs(m)≤2/3 Uo /Ia 时,该公式是准确的;
   2〉 故障回路阻抗值超过2 Uo /3 Ia时,该公式不一定是准确的,要进一步进行估算;
   3〉 所以光凭Zs(m)≤2/3 Uo /Ia,来最终判别回路阻抗合格与否,是违反客观事实的,是错误的。

入门者 发表于 2015-7-7 14:58:21

回5# 911room: BS7671相关公式,采用的是0.8的系数。

0.8的系数指的是什么,不理解,能否说详细点?

入门者 发表于 2015-7-7 15:20:13

“在室温下”存在很大误差,室温随着季节和地域有很大的数据差异,北方寒冷的室温可能在-20度以下,而短路时最严峻的室温必是热天最高温度,室温+40度考虑。一栋建筑物一年温差达60度,如果在-20度测得回路电阻为 1Ω ,同样是该回路在+40度测时将变为 Rs=1x〈1+0.004x60〉=1.32Ω,误差24%,不同季节测得的阻抗,有可能一个数据合格,另一个数据不合格时,那应取哪一个数据呢?

   “在室温下”很大随机性很大,必须建立一种表格,能反映出任何室温时,所对应的用于检验的合格值。

   周文表2没有提供测试数据的环境温度数据,根本不能判断合格与否,有可能合格的实际是不合格的,也有可能不合格而实际断路器能动作起保护作用的,是合格的。

   贺文同样的问题,表2、表3的Zs是在什么条件下的数据,要靠人们去黑猜,去想象了,没有参考价值。

入门者 发表于 2015-9-9 09:11:46

该两文还有很多值得讨论的问题。

   “接地故障回路阻抗计算的若干问题”〈下称贺文〉,引用低规条文5.2.9 1 “配电线路......切断故障回路的时间,应不大于5s”,没有深切理解“应不大于5s”在客观中的现实意义和实际中的作用,该文对低规5.2.8条公式中Ia的理解和取值是错的。

   不大于5s切断故障回路,是安全的,从这条思路出发,熔断器可作接地故障保护元件是达成共识的,但应作进一步推广思维。

   好几种常用MCB,如ABB的S250、SS260,施耐德电气的C65N,国内品牌正泰电器的NB1,C型的热保护有类似熔断器特性的短路保护功能,当5s时的Ia比磁保护的Ia要小得多。

入门者 发表于 2015-9-9 09:14:14

典型的MCB热保护起接地故障过电流短路保护功能,举例如下:

   几种常用MCB的C型特性曲线,时间轴为5s时,对应的脱扣电流上限值,ABB公司为5In,为施耐德电气为7In,国内正泰电器为7In,不是10In。

   当采用上述MCB时,取Ia=10In,是错的,不符合经济性设计原则。

入门者 发表于 2015-9-9 09:20:12

由9#10#贴可知所以周文的表2及贺文的表2的Ia取值数据是错的,如果MCB采用ABB公司的S250S、S260的C16,应取Ia=5x16=80A,脱扣时的线路阻抗 Zs=220/80=2.75Ω。考虑到该阻抗值是经过5s短路时间过程后的热态阻抗,要折算到冷态阻抗〈可测试到的〉,冷态阻抗 Zs=2.75/1.5=1.83Ω。

   由上可见,当线路电压〈变压器输出端〉为220V时,采用S250S-C16,实测室温下回路阻抗小于1.83Ω,都是合格的。

   同理,采用施耐德电气的C65N-C16,正泰电器的NB1-C16,实测室温下回路阻抗小于1.307Ω,都是合格的。

   可见,在没有采用何种MCB前提下,断定4条回路不合格是轻率的,可能是错误的。

   

治学以诚 发表于 2015-9-10 08:48:43

治学以诚 发表于 2015-9-10 09:02:53

laodawzc 发表于 2015-10-29 10:10:13

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