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【摘要】自限溫電伴熱帶以其具有經(jīng)濟實惠、自動調(diào)控輸出、施工工藝相對簡單等特點，在建筑、石油、化工、民力等工程中得以廣泛應(yīng)用。但自限溫電伴熱帶的啟動電流大，且不同廠家不同批次的產(chǎn)品也有所差異。本文結(jié)合某自限溫電伴熱帶工程施工實例，指出了自限溫電伴熱帶工程的施工過程中，配電斷路器的選擇需要考慮的因素，制定了切實可行的施工方案。

【關(guān)鍵詞】自限溫電伴熱帶　啟動電流　短路電流　斷路器　脫扣　動作時間

1.引言

隨著民用建筑工程的發(fā)展，對電伴熱產(chǎn)品的需求也日益增加，例如室外給水、消防管道等。自限溫電伴熱帶特性與一般電阻負(fù)載不同，工程施工時如未考慮此因素?zé)o疑給工程帶來一定問題。

某工程需要對地下車庫給水管道進(jìn)行保溫伴熱施工，大廈拂擬定對車庫給水管道進(jìn)行電伴熱施工過程需要注意的一些問題。

2.問題的提出

該電伴熱工程是工程結(jié)束后新增加項目?？傄呀?jīng)固定（125A）。自限溫電伴熱帶總長度為4500m左右，廠家施工時段設(shè)一臺總的電源控制柜，柜內(nèi)設(shè)DZ47-60/1P-40A微型斷路器，為末端電源箱提供電源。每個末端電源箱內(nèi)設(shè)DZ47-601P-25A帶300m的自限溫電伴熱帶負(fù)載，瞬時脫扣整定值（In斷路器的額定電流）。

末端電源箱自限溫電伴熱帶的計算電流：Ij=(300m×15W/m)÷220V=20.45A；根據(jù)斷路器額定電流I_n≥I_j,選擇25A的斷路器。試運行時斷路器啟動瞬間脫扣，測線路絕緣均符合要求。

3.問題分析

斷路器脫扣，可能的原因如下：

a.線路過負(fù)荷

b.絕緣破壞

c.短路

d.斷路器故障

絕緣測試結(jié)果符合要求，斷路器沒有故障，無過負(fù)荷現(xiàn)象，排除以上４點原因。

自限溫電伴熱帶的阻值隨溫度升高而升高，啟動電流遠(yuǎn)大于運行電流，廠家提供的155W/m阻值　溫度在10℃時的數(shù)據(jù)，本工程的工作環(huán)境僅在2℃左右，管道內(nèi)介質(zhì)的溫度同環(huán)境溫度。

經(jīng)現(xiàn)場測量100m的自限溫電伴熱帶啟動電流85A，持續(xù)時間２s，２s后尋事下降，５s后11A。

4.斷路器的選擇方案　　　

4.1末端電源箱的斷路選擇

末端斷路器為25A地帶300m的自限溫電伴熱帶，啟動電流理論值為Iq=85A×3=255A。則n=I/In=225/25=10.2

參看圖1，n=10.2斷路器將在0.0s內(nèi)脫扣斷開電路。脫扣時間0.01s＜啟動時間２s，25A斷路器瞬間脫扣。需對現(xiàn)場電伴熱帶的配電重新劃分區(qū)域。為保證伴熱效果，需將自限溫電伴熱帶長度重新進(jìn)行分段供電。末端電源箱負(fù)荷300m自限溫電伴熱帶分為3條支路，每一支路100m自限溫電伴熱帶。

100m的自限溫電伴熱帶的啟動電流85A，n=I/In=85/25=3.4,參銅陵圖１的特性曲線。n≤3.5時，的脫扣時間大于２s，滿足啟動條件。因此在末端電源箱內(nèi)設(shè)3個DZ47-60/1P-25A的微型斷路器。每個斷路器控制100m的自限溫電伴熱帶的電源通斷?，F(xiàn)場對某末端電源箱按此方案實施，運行正常。

4.2延時啟動方案

總電流容量已經(jīng)固定125A的塑殼斷路器出線，型號是NM1-225S/3P-125A.根據(jù)圖2可知斷路器的動作時間為0.02s~0.05s之間。極限分段能力是35KA,額定短路分段能力17.5KA。

末端電源箱共15個，每個末端電源箱的負(fù)荷是300m自限溫電伴熱帶?？偱涿窆駜?nèi)的總電源斷路器是NM1-225S/3P-125,A.下級斷路器DZ47-60/1P型微型斷路器（提供末端電源箱電源）的數(shù)量15個。分三相負(fù)荷分配，每相負(fù)荷5×300m=1500m.但是如果配民柜內(nèi)15個回路同時啟動，單相啟動電流的理論值Iq=5×85A×3=1275A。n=1275A/125A=10.2，參見圖２（斷路器是NM1-225S的特性曲線），斷路器的脫扣時間小于啟動電流持續(xù)時間２s.需考慮延時啟動。

在每個末端電源箱內(nèi)安裝2個延地繼電器，延地繼電器的時間可高（0－10min）.每個末端電源箱分３次啟動。這樣同時啟動的負(fù)荷僅為總負(fù)荷4500m的1/3，同地啟動的負(fù)荷為1500m.依此方案運行正常。也可以采用在總配電柜內(nèi)安裝時間控制器進(jìn)行分時啟動。

4.3末端電源箱前級配電斷路器，也就是總配電柜內(nèi)的支路斷路器的選擇。同選擇末端電源箱的斷路器方法相同，選擇DZ47-60/1P-40A的斷路器即可。

4.4總配電柜方案

設(shè)溫度傳感器以便實現(xiàn)手自動操作。根據(jù)環(huán)境溫度通斷電路，總配電斷路器方法相同。選擇DZ47-60/IP-40A的斷路器即可。

5單相短路電流的計算

單相斷路器；S_∞=I_∞U_N（公式5－1）

U_N——為斷路器的額定電壓

電抗：X₁=U²_C/S_∞（公式5－2）

U_C——短路點的適中計算電壓

X——電抗

S_∞——出口斷路器的斷流容量

單相短路電流計算公式I^(I)_K=U_φ/－Z－(公式5－3)

U_φ—電源相電壓

Z—單相短路的回路阻抗

自限溫電伴熱帶與金屬管道直接接觸，需考慮自限溫電伴熱帶最遠(yuǎn)端的單相短路保護，末端保護斷路器要在0.01s內(nèi)脫扣，避免事故發(fā)生。

40A斷路器的電抗值：X₁=0.04Ω

25A斷路器的電抗值：X₂=0.04

BV-6查手冊導(dǎo)線阻抗R_φ1=3.467Ω/km×52m=0.18Ω/m

感抗X_U=0.112Ω/km×52m=0.006Ω/m

自限溫電伴熱帶（按照BV-2.5計算）Rφ=8.63Ω/km×100m=0.84Ω/m

感抗X_L3=0.127Ω/km×100m=0.013Ω/m

R_∑=0.18+0.026+0.84=1.05Ω

X_∑=0.04+0.04+0.006+0.0006+0.013=0.1Ω

Z_∑=R²_∑+X²_∑=1.05Ω

K-2點得單相短路電流I_K=220V/1.05Ω=209.52A

D47-60/25A斷路器瞬時動作電流5I_m=125A＜I_K=209.52A,當(dāng)K-2點發(fā)生短路時斷路器可以在0.01s切斷電源。

（2）計算K-1點得單相短路電流：

R_∑=R_φ1+R_φ2=0.21Ω

X_∑=X₁+X₂+X_L1+X_L2=0.09Ω

Z_∑=R²_∑+X²_∑=0.23Ω

K-1點的單相短路電流I_K=220V/0.23Ω=956.52A

(3)J計算K-3的單相短路電流

R_∑=R_φ1=0.18Ω

X_∑=X₁+X₂+X_U=0.086Ω

Z_∑=R²_φ+X²_∑=0.2Ω

K-1點得單相短路電流I_K=220V/0.2Ω=1100A

D47-60/40A斷路器瞬時動作電流I=200A＜I_K=1100A,當(dāng)K-3點發(fā)生短路時斷路器可以在0.01s切斷電源。

見如下計算：

（1）計算K-2點的單相短路電流：

DZ47-60斷路器短路極限分?jǐn)嚯娏?kA,額定電壓220V.。

S_∞=I_∞U_N=6000×220=1320000VA

6熱穩(wěn)定度校驗

根據(jù)公式：t×(nI_n)²＞t_q×I²_q  

I_q—電路的啟動電流

T_q—啟動持續(xù)時間

I_n—額定電流

n—額定電流倍數(shù)

t—熱穩(wěn)定時間

末端電源箱單支路100m自限溫電伴熱帶的啟動電流是85A，DZ47-60/25A微型斷路器依據(jù)公式5-5，n=85/25=3.4，所以取3.5；根據(jù)公式5-5啟動電流時間t_q=1.9s。對照圖1的特性曲線，當(dāng)I/In=3.5時，斷路器的動作時間大于2s。

依據(jù)公式5-4再次校驗前一級的40A斷路器，啟動電流L_q=1.9s.對照圖1的特性曲線當(dāng)I/I_m=3斷路器的動作時間大于1.7s。

7 結(jié)束語

根據(jù)自限溫電伴熱帶特點，結(jié)合這一工程實踐，在選擇斷路器時還應(yīng)考慮如下因素：

（1）自限溫電伴熱帶的啟動電流特性；

（2）斷路器的特性曲線；

（3）自限溫電伴熱帶末端的單相短路保護