[实用新型]适用于隧道射流风机的低压断路器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种隧道消防排烟排风机的上级变电所出线回路保护设备，具体涉及一种适用于隧道射流风机的低压断路器。

背景技术

如图1所示，隧道内射流风机101作为隧道内部重要的消防设备，一般成对布置，主要用于在隧道内出现火灾时排烟，以保证隧道内人员能够及时疏散撤离，使得人身安全及财产损失降到最小。

根据我国标准GB50054-2011《低压配电设计规范》第6.3.6条和GB50055-2011《通用用电设备配电设计规范》第2.3.7条规定，“过负荷断电比过载造成的损失更大时，其过负荷保护不应切断线路，可作用于信号”。因此重要消防负荷的线路保护断路器常采用没有过负荷保护而只有短路保护的单磁脱扣器，如ABB的Tmax塑壳断路器或者施耐德的NSX塑壳断路器。此类产品所选用单磁脱扣器的磁脱扣电流通常为断路器额定电流的6~15倍，且无过载保护报警功能。另外，电子脱扣器由于其过载保护功能无法关闭且造价非常高，因此也不适用。

隧道内射流风机与消防水泵等消防设备相比，最显著的差别是数量多、线性分布、距变电所的距离较远。根据我国行业标准JTGD70/2-2014《公路隧道设计规范第二册交通工程与附属设施》第11.2.4条的条文说明——“经过对大量隧道变电所设置的技术经济比较，1.0km及以下的隧道单端设一座变电所，1.0~1.5km的隧道两端分别设置一座变配电所和一座户外箱式变电站，1.5~3km的隧道两端各设一座变配电所”。因此，隧道中间部分的射流风机距离变电所的低压供电距离有可能达到1~1.5km。这时候由于供电距离较长，线路末端发生的单相短路（包括单相接地故障）电流通常很小，这时传统断路器能否实现保护功能呢？我们通过以下实例计算加以验证：

如图2所示，为用于验证的隧道射流风机控制箱一次系统图的一种实例，系统电路连接引自变电所的常用电源和备用电源，电源下接有两路射流风机控制电路，每路控制电路自电源起依次电路连接有：双电源自动切换202、浪涌保护器203、普通单磁断路器204、接触器206、电动机保护器207和射流风机208。两路射流风机控制电路的两个双电源自动切换202分别连接常用电源和备用电源，每路射流风机控制电路还包含有消防电源监控模块201、205，一个消防电源监控模块201电路连接于常用电源或备用电源与双电源自动切换202之间，另有一个防电源监控模块205电路连接于普通单磁断路器204与接触器206之间，该消防电源监控模块201、205分别与外接的消防电源监控系统主机通信连接。

该隧道射流风机控制箱一次系统所连接的变电所变压器采用1000kVA的10/0.4kV干式变压器；射流风机208单机容量为18.5kW/台，终端控制箱一控二，进线开关选用额定电流In=80A的单磁断路器204。变电所至射流风机207低压供电电缆长度800m，电缆规格为ZANH-YJV-1（3x120+2x70），并且采用TN-S接地系统。具体计算过程如下：

（1）

式（1）中，I’’k1为单相接地故障电流，Rphp为线路的相线-保护线电阻，Xphp为线路的相线-保护线电抗。根据《工业与民用配电设计手册第三版》可知，800米规格为3x120+2x70电缆的Rphp=0.8x0.596=0.48，Xphp=0.8x0.161=0.13。

由上述参数计算式（1）可得：单相接地故障电流I’’k1=445.44A。

注：此处计算仅考虑电缆线路的相保阻抗，如考虑系统及变压器相保阻抗，单相短路电流计算结果会更小。

根据我国标准GB50054-2011《低压配电设计规范》第6.2.4条规定，“当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的断路电流不应小于断路器瞬时或短延时过流脱扣器整定电流的1.3倍”。因此，要实现对于800米规格为3x120+2x70电缆末端445.44A的单相接地故障保护，断路器的瞬时脱扣器整定电流最多为342.65A。而现有断路器单磁脱扣器的脱扣电流最小为断路器额定电流In的6倍，因此本工程In=80A的单磁断路器最小动作电流为480A，无法实现单相接地保护功能。

同样，现有技术的其他保护方法同样不能满足保护要求，例如：

1）采用相保阻抗更低的3x240+2x120电缆，经计算可以In=80A的单磁断路器实现保护功能，但这种办法将使得项目投资将大大增加，极不经济。