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公司新闻 company news|导体的热效应,谁也绕不开的重要问题|江苏远泰电器有限公司-凯发88

2021-1-29 19:46:09    

电流的热效应是导体通过电流产生热能的现象。正常情况,导体通过电流不会造成其绝缘损坏,但电流异常增大(如短路、过负荷等),则会造成绝缘的损坏,甚至烧断导体。因此,许多标准对此都作出规定。


发生故障时,故障电流在故障回路里流通,如果不及时切断故障回路将会酿成大祸!故障回路存在三个要素:保护电器、串接在故障电路中的其他电器和线路、切断故障回路的时间,这三要素是相互关联、相互协同配合的。


1、线路

线路包括相导体和保护接地导体。相导体比较容易满足要求,而保护接地导体需要认真的选择和计算,因为许多情况下,它的截面积小于相导体截面积。在故障情况下故障电流要通过保护接地导体,因此,它需要足够的能力(截面积)才能通过故障电流。


为此,《民用建筑电气设计标准》gb 51348-2019第7.4.5条第3款规定,保护接地导体截面积的选择,应符合下列规定:

    1)保护接地导体的截面积,可按照公式(7.4.5)确定,也可按表7.4.5进行选择,并满足本条第3款3)项的要求;
    2)当切断时间不超过5s时,满足公式(7.4.5)要求;


式中:

  • s――保护接地导体的截面积(mm2);

  • i――流过保护电器的可忽略故障点阻抗产生的预期故障电流(a);

  • t――保护电器自动切断的动作时间(s);

  • k――由保护接地导体、绝缘和其他部分的材料以及初始和最终温度决定的系数,可按现行国家标准《低压电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置和保护导体》gb/t 16895.3附录a的有关规定进行计算和选取。当计算所得截面积尺寸是非标准尺寸时,应采用最接近的较大标准截面积的导体。

    3)单独敷设的保护接地导体的截面积,当有防机械损伤保护时,铜导体不应小于2.5mm2;铝导体不应小于16mm2。无防机械损伤保护时,铜导体不应小于4mm2;铝导体不应小于16mm2


详见:


2、保护电器切断故障回路的时间

保护电器切断故障回路的时间也与此关系密切,在保护电器切除故障之前,故障回路中所有电器和导体都要承受故障电流的热效应。


民标第7.6.2条是关于配电线路的短路保护的条款,其中第2款规定,电缆和绝缘导体发生短路时,应在导体绝缘的温度上升到不超过允许限值的时间内切断回路电流,并应符合下列规定:

1)当短路持续时间不大于5s时,短路电流使导体绝缘由正常运行的最高允许k温度上升到极限温度的时间t,应按下式计算:

式中:

  • t――短路电流持续时间(s);

  • k――不同导体的温度系数,可按现行国家标准《低压电气装置 第4-43部分:安全防护 过电流保护》gb/t 16895.5进行选取;

  • s――导体截面积(mm2);

  • i――短路电流有效值(方均根值,a)。


比较上述两个公式,实际上是一回事,只是从不同角度看待热效应问题,做出的规定也有所不同。


3、保护电器的允通容量

保护电器——常用的断路器,其允通容量也与此相关。断路器允通容量也称为i2t特性,由此可以看出它与热效应紧密相关。允通容量表示与分断时间有关的i2t最大值与预期电流(交流对称有效值)的函数关系,一般为一条曲线,预期电流可至最大值,最大的预期电流是相应于额定短路分断能力及有关的电压的预期电流。


简言之,断路器的允通容量是短路时允许通过断路器上的能量,只有这样在短路时断路器才能有底气分断短路电流。正是应验了古语“打铁还需自身硬”!


因此,我们看到i2t就应该相关导体的热效应,因为它是电最气基本现象之一,万变不离其中。当然,还有许多问题需要研究,尤其产品特性与实际应用之间如何配合、衔接,需要格外关注!