校验热稳定,裸导体宜采用主保护动作时间加相应断路器开断时间。电气设备宜采用后备保护动作时间加相应断路器开断时间。
好的,这是一个非常关键且实用的电气设计原则。它涉及到在短路热稳定校验中,如何合理选择短路电流的等效持续时间,这个时间直接决定了导体或设备因发热而升高的温度。
简单来说,这条规定的核心思想是:根据不同设备在系统中的角色和受保护的程度,采用不同的安全裕度。
核心概念:热稳定校验
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目的:校验导体或设备在短路电流持续时间内,能否承受其产生的热量而不致过热损坏。
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计算公式:通常使用 Q∝I2⋅tQ∝I2⋅t 的关系。其中 II 是短路电流,tt 是短路电流的等效持续时间。
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关键:时间
t的选择至关重要。时间选得越长,计算出的热量Q越大,对设备的热稳定要求就越高。
规定解释
1. 裸导体宜采用主保护动作时间加相应断路器开断时间
“裸导体”指的是什么?
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主要指母线和引接线等,它们本身没有配套的、专属的短路保护断路器。
为什么采用“主保护动作时间”?
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保护对象:母线的保护(如母线差动保护)是主保护,其特点是动作速度极快,通常是瞬时动作(几十毫秒内)。
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设计原则:对于母线这类关键且影响范围广的设备,我们假设其保护系统能可靠且迅速地切除故障。因此,从经济和合理性角度出发,采用最快的主保护动作时间来计算其热效应是足够安全且合理的。
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时间构成:
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主保护动作时间:保护继电器判断故障并发出跳闸信号的时间。
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断路器全开断时间:从收到跳闸信号起,到电弧完全熄灭为止的时间。
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总时间:
t = t_{主保护} + t_{断路器}
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逻辑:裸导体所处的位置,我们期望故障能被最快速度切除,所以采用最乐观(时间最短)的情况进行校验。
2. 电气设备宜采用后备保护动作时间加相应断路器开断时间
“电气设备”指的是什么?
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指断路器、变压器、电流互感器、电压互感器等具有专属回路的设备。
为什么采用“后备保护动作时间”?
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保护层级:以一条出线为例:
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主保护:该出线的电流速断保护,专门快速切除本线路的故障。
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后备保护:当该出线的主保护或断路器拒动时,由上一级(如变压器)的过电流保护来动作,作为“后备”切除故障。后备保护的动作时间有阶梯延时(如0.5s, 0.8s, 1.2s...),比主保护慢得多。
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设计原则(考虑最极端情况):
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对于电气设备本身(如出线断路器),我们需要考虑一个更严重的故障场景:该设备自己的主保护失灵了。
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在这种情况下,故障将持续存在,直到更远端的、动作更慢的后备保护动作才能切除。
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这个持续时间(后备保护时间 + 相应断路器开断时间)远长于主保护动作时间。
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安全裕度:采用后备保护时间来校验电气设备的热稳定,等于为设备设置了一个更大的安全裕度,确保即使在保护系统部分失灵的极端情况下,设备也不会因过热而损坏。
逻辑:对于电气设备,我们需要为“保护失灵”这一小概率但后果严重的事件做准备,所以采用最保守(时间最长)的情况进行校验,以确保万无一失。
总结与类比
| 校验对象 | 采用时间 | 设计哲学 | 形象比喻 |
|---|---|---|---|
| 裸导体(如母线) | 主保护时间 | “乐观原则” 假设系统总能最快反应。重在经济合理。 | 城市主干道:指望交警(主保护)能迅速处理车祸,保持畅通。 |
| 电气设备(如断路器) | 后备保护时间 | “保守原则” 假设最坏情况(自己保护失灵)。重在绝对安全。 | 你家的保险柜:不仅要防普通小偷(主保护失效),还要考虑专业大盗花更长时间破解(后备保护延时)。 |
结论:
这条规定完美地体现了电气设计中 “可靠性” 与 “经济性” 的平衡。
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对于影响全局、范围巨大的裸导体(母线),我们相信其主保护的可靠性,采用较短时间进行校验,避免导体截面选得过大,造成浪费。
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对于数量众多、有专属回路的电气设备,我们为其考虑最极端的故障工况,采用较长时间进行校验,为其增加一个坚实的安全冗余,虽然成本略有增加,但确保了整个系统在异常工况下的安全。
