短路保護的動穩定、熱穩定分析

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小編在上一篇文章《什麼是短路故障？短路故障的危害是什麼？》中，論述了短路故障對電器裝置、導體等的危害，對裝置和導體的影響主要是兩方面：機械應力和電流熱效應，因此裝置和導體在選型時要充分考慮動穩定和熱穩定的因素。那麼，接下來我們就詳細說一說短路保護的動穩定、熱穩定。

電器裝置、導體的選擇

發生短路故障，對電器裝置和導體在機械應力和電流熱效應的影響，應該在電器裝置和導體的選型時得到充分考慮，並且透過短路電流計算的引數來明確電氣裝置和導體出廠時應該滿足的動穩定和熱穩定要求。如下表1，為電器裝置和導體的選擇與校驗專案。

表1 電器裝置及導體的選擇與校驗專案

動穩定校驗

校驗電器裝置和導體的動穩定時，應該計算短路電流峰值。

軟導體和電纜

由表1可以看出，軟導體和電纜在進行短路穩定性校驗時不需要進行動穩定校驗，這是由於軟導體和電纜的效能柔軟，短路時的機械應力對其導體間的相互影響很小，可以忽略不計。

硬導體

硬導體主要包括：裸母線、密集母線等。裸母線主要應用在變配電房的高低壓成套裝置中，在工業廠房的應用考慮到裝置和人員安全問題已經很少採用裸母線了，由密集母線取代；密集母線由於其良好的效能、相對較小的體積等優秀表現，逐漸在工業與民用供配電系統中廣泛推廣應用。

硬導體在進行短路穩定性校驗時必須對導體及其固定件的動穩定性進行考核，在裝置出廠時滿足應力指標的要求，並留有充分裕量。相對而言，密集母線由於導體間距離較小且封閉安裝，動穩定指標較好滿足。

電器裝置及附件

斷路器、負荷開關、交流接觸器、交流隔離開關和接地開關、限流電抗器、電流互感器、絕緣子、絕緣套管等，都需要在短路穩定性校驗時進行動穩定校驗。這些電器裝置及附件在工廠製造時必須滿足短路電流的機械應力影響，出廠時有裝置廠家制定動穩定引數。

小電流的接觸器、隔離開關在近端短路時，由於短路電流較大，裝置自身的絕緣和動穩定效能並不能滿足機械應力作用，可以允許短路時其觸頭損壞，但不應影響其他裝置的正常工作和執行。

熱穩定校驗

校驗電器裝置和導體的熱穩定時，採用實用計算法進行校驗時，應該計算短路電流交流分量初始值和短路電流在0、、的數值，為短路電流持續時間。

電流的熱效應

正常工作狀態下，導體從環境溫度上升到允許工作溫度（或者允許工作溫度以下的某個穩定溫度值）。導體在正常工作狀態下的工作溫度是由導體的敷設方式、環境狀況等因素決定的，當電流在導體內產生的熱量與散發到環境中的熱量達成平衡後，導體就穩定工作在該溫度下正常執行。

短路工作狀態下，導體從穩定工作溫度急速上升。此時導體的特點是溫升時間短、溫度急劇上升、導體的機械效能和電導率迅速下降。如果在導體溫度上升到導體允許的短路溫度前將短路故障切除，電氣裝置和導體的效能將不會受到影響。

圖1 導體透過工作電流和短路電流的溫升曲線

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