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

入门者

“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

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

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

请楼主详读GB16895.23-2012的C.61.3.6.2

911room

BS7671相关公式，采用的是0.8的系数。

入门者

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

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

“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

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

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

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。

   

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