熔斷時(shí)間(即切斷電源時(shí)間)t≥0.1s的分析
t≥0.1s時(shí)，應(yīng)根據(jù)熔斷體額定電流值按照式
計(jì)算導(dǎo)體最小截面積；由于熔斷體的反時(shí)限特性，這種計(jì)算費(fèi)時(shí)費(fèi)力，按照《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四版)》的方法，在設(shè)定一些參數(shù)的條件下，計(jì)算并編制出表格，可免除麻煩的計(jì)算，只需要查表即可。接地故障的切斷電源時(shí)間，除部分末端回路外，對(duì)于TN系統(tǒng)不應(yīng)超過5s。而經(jīng)研究分析，短路持續(xù)時(shí)間t在0.1-5s之間，以t=5s時(shí)對(duì)導(dǎo)體截面積(S)的要求最高，因此以t=5s為計(jì)算前提既簡(jiǎn)單又保險(xiǎn)、可靠。按t=5s時(shí)計(jì)算，并符合GB13539.1-2015《低壓熔斷器 第1部分：基本要求》中封閉式限流熔斷體的gG熔斷器(額定電流Ia≥16A)規(guī)定的弧前時(shí)間的門限值[5s動(dòng)作的最大電流Imax(5s)]和時(shí)間－電流特性，計(jì)算出絕緣電線、電纜的不同型和不同截面積(S)時(shí)熔斷體額定電流(In)的最大允許值，列于表1。
注：當(dāng)時(shí)間t＞0.1s時(shí)，實(shí)際上弧前時(shí)間與熔斷時(shí)間的差異可不計(jì)，可以認(rèn)為熔斷時(shí)間等于弧前時(shí)間。
說明：
公式中t為短路持續(xù)時(shí)間，s；S為導(dǎo)體截面積，mm2；I為預(yù)期短路電流，交流方根值，A；K為和導(dǎo)體材料的電阻率、溫度系數(shù)、熱容量以及相應(yīng)的初始溫度和最終溫度有關(guān)的系數(shù))表1 按短路保護(hù)要求(
)不同電線、電纜類型及截面積時(shí)，熔斷體額定電流(In)最大允許值
例：某三級(jí)放射式配電系統(tǒng)，其接線方式和各段線路的計(jì)算電流(Ic)均標(biāo)注在圖1中，各級(jí)均采用gG熔斷器保護(hù)，按過負(fù)荷保護(hù)要求Ic≤In≤Iz，按計(jì)算電流(Ic)選取的熔斷體額定電流(In)值和絕緣電線的截面積(其載流量Iz)亦標(biāo)注在圖中。試問是否符合短路保護(hù)要求？
圖1 配電系統(tǒng)接線圖(用熔斷器做短路保護(hù))
解：按照計(jì)算電流選擇的三段配電線路的類型和截面積，查表1可知，其短路保護(hù)的熔斷體額定電流(In)最大允許值分別為500、250、80A，比按過負(fù)荷保護(hù)要求選擇的熔斷體額定電流值200、100、40A(標(biāo)注在圖1中)大得多，完全滿足短路保護(hù)要求。
熔斷時(shí)間t＜0.1s的分析
t＜0.1s時(shí)，應(yīng)按式
計(jì)算，即應(yīng)符合(KS)2≥I2t的要求。1、計(jì)算(KS)2：取一個(gè)最小截面積，配電線路絕緣導(dǎo)體按機(jī)械強(qiáng)度要求，銅芯線不得小于1.5mm2，常用的兩種絕緣線的(KS)2值如下。
①PVC絕緣線：K=115，(KS)2=(115×1.5)2≈29756(A2·s);
②交聯(lián)絕緣線(XLPE)：K=143，(KS)2=(143×1.5)2≈46010(A2·s)；
2、I2t值：按GB13539.1-2015規(guī)定，gG熔斷體0.01s的弧前I2t最大值，當(dāng)熔斷體額定電流In=32A時(shí)為5000A2·s；當(dāng)In=63A時(shí)為27000A2·S。
按GB/T13539.2-2015《低壓熔斷器 第2部分：專職人員使用的熔斷器補(bǔ)充要求》規(guī)定，刀型觸頭熔斷器(gG型)選擇性試驗(yàn)的I2t極限值-最大熔斷I2t值，當(dāng)In=32A時(shí)為5750A2·s，當(dāng)In=63A時(shí)為21200A2·S。
3、無論是PVC絕緣線還是XLPE銅芯線，符合機(jī)械強(qiáng)度要求的最小截面積為1.5mm2，In為32A或63A時(shí)均能滿足(KS)2≥I2t要求；況且按過負(fù)荷要求，對(duì)于1.5mm2銅芯絕緣線，In值應(yīng)比32A更小，一定能夠滿足要求。
由此得出結(jié)論，當(dāng)t＜0.1s時(shí)，只要符合過負(fù)荷保護(hù)要求和機(jī)械強(qiáng)度要求的絕緣線截面積(S)都滿足短路熱穩(wěn)定要求，不必校驗(yàn)。
作者：任元會(huì)
