配电盘的计算示例

家用电网Part Deux

在本文中，我想举一个选择公寓面板的设备的示例，这是前一篇文章的有条件的延续（此处对一些理论要点进行了更全面的描述）。 因为这样的字幕。

源数据

由于实际上存在许多可能的条件，因此在此我将介绍一些限制，以便使示例更为具体。 某人可能更幸运，某人更少，但这就是生活。
因此，有一个单相电源，仪表板上安装了一个额定电流为50 A的电表，电力公司允许最大输入功率为40A。 您可以更换仪表源端子的接线（为此，您应该打电话给装配工以去除密封件）。 如果房屋的设计和建造正常，则已经在仪表和面板之间铺设了一些普通物品，例如4平方毫米的铜。

与上一篇文章一样，我从符合IEC标准的230 V电压开始。

消费量

确定要消耗的电流和可以预期的电流非常重要。 为此，您需要列出最大消耗量的使用者列表，以确定电缆的横截面。 您需要了解，在上述情况下的最大连接功率仅为9,200瓦，因此同时打开电炉中的所有设备（从8800到10200瓦），然后再打开另一个熨斗（最高2400瓦）和真空吸尘器（900-2000瓦）是不值得的。 在这里，有必要在便利和机会之间取得平衡并牺牲一些东西。

原则上，您需要了解有效的方法和功能。 当水加热并用粉末冲洗时，同一台洗衣机在最初的15-20分钟内会消耗全部功率，然后功率为护照中指定值的10-15％。 由于这都是非常个别的，因此我们将根据大型客户的经验，进行以下计算：

• 2300 W洗衣机（负载6公斤，新型号）
• 炊具9200 W
• 2000瓦电热水壶
• 2400瓦铁
• 吸尘器1600 W

这是关于负载。 现在，让我们继续讨论短路电流。

短路电流

盾牌

正如我在上一篇文章中提到的那样，该计算将显示一些值，这在现实生活中是不适用的，特别是如果房屋所连接的网络不是新的。 在任何情况下，为了获得可用于计算的数据，都需要进行测量。 从本质上讲，有一些特殊的设备已插入电源并测量网络电阻。 该设备还会显示测量位置处短路电流的计算值，但是该值只能用于一般评估，因为它是根据电流参数（例如，网络中的电压）计算得出的。 因此，仅应将测得的电阻作为基础。

测量本身也不是最终的答案，因为短路可能会由于网络的变化而改变，例如设备的维修或更换，或者中压网络中模式的变化。 因此，应该“降低”测量值，以确保以后的保护。

通过重新计算测量值可以考虑许多因素。

首先，测量是在正常条件下进行的，当发生短路时，电线会被加热并且其电阻会增加。

其次，设备本身存在测量误差，在某些情况下可能高达30％。

第三，中压电网的影响。 由于中压网络的变化，低压网络中短路电流的最大变化为10-12％。

所有这些因素导致测量的电阻值应增加1.6-1.7倍。

假设该设备连接到屏蔽的输入端子时显示值为0.74欧姆，短路电流为308A。 这个数字很大，现在我们将介绍最坏的选择。

纠正网络电阻：

$$

$$Z_ {net} = 0.74 \ cdot 1.7 = 1.258 \ Omega$$

此外，根据IEC 60038，我们认为网络的最小短路电流为1000V，电压变化为正负10％

$$

$$\ frac {c_ {min} \ cdot U_ {N}} {Z_ {net}} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1,258} = 173.7 A$$

如您所见，最小可能的短路电流几乎比计算出的短路电流小2倍。

最终消费者

因此，我们在屏蔽输入端有一个短路电流。 但是内置的设备应在整个长度上保护电线，而不仅仅是在屏蔽层附近。 然后有两个选项：测量或计算。 由于我是从完全更换布线开始的，因此可以计算出短路电流。 如果屏蔽层发生变化并且仅是部分布线，则建议如上所述进行测量和计算。

因此，计算。 在任何情况下，在开始工作和购买电线以评估参数之前，都应执行此操作。 作为电阻的初始值，我们采用相同IEC标准的最大电阻值（以下数据仅适用于铜）：

截面mm²	电阻，欧姆/公里
1,5	12,2
2,5	7.56
4	4.70
6	3.11

进一步计算。 请执行以下操作：在我们的出口，您需要从屏蔽层敷设50 m的电缆。 假设我们选择横截面为2.5mm²，电阻为12.2 ohms / km的电缆。

该插座连接点的网络电阻为：

$$

$$Z_ {net plug} = Z_ {net} +2 \ cdot l \ cdot R = 1,258 + 2 \ cdot 50 \ cdot \ frac {12,2} {1000} = 2,478 \ Omega$$

有几点需要注意。 电缆电阻应乘以2，因为该电阻在导线中具有两个导体，尽管测量的电阻为复数，但在计算时可以忽略电抗分量。 另外，该值在表中以欧姆/公里为单位给出，因此需要转换为米。

使用以上公式，我们计算最小短路电流：

$$

$$\ frac {c_ {min} \ cdot U_ {N}} {Z_ {net}} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {2,478} = 88.2 A$$

从此结果可以明显看出，要保证停机，您最多需要在8 A时使用C机或在16 A时使用B机。


这里再次需要注意的重要事项- 机器仅保护电缆，它们不保护插入插座的电缆免受短路影响 。

这种计算的主要缺点是什么？ 例如，我们不考虑端子的电阻或保护装置的电阻。 它们的电阻很小，原则上在计算中增加0.1-0.15欧姆可以弥补这种误差（在上面的示例中，短路电流为83A，在这种情况下不起作用）。

不幸的是，有实际情况（至少在后苏联时代），当您购买电缆时，其实际横截面小于所写的横截面（例如，2.1代替2.5mm²）。 而且，如果仍然可以在单芯电线上进行检查（例如，用卡尺），那么对于多芯​​电线，则可以不用理会。 只有测量会有所帮助。

电缆出售的长度很大，您可以通过串联连接所有导线来损坏长度。 因此，有可能测量和计算导线的实际电阻，并在将来将该值用于计算和选择机器。

选择短路和负载电流保护装置

首先，我们将执行计算以连接多个使用者，以便使示例更具体，并从较大的使用者到较小的使用者开始：

电炉

敷设6平方毫米的铜电缆，从屏蔽层到15米的出口。

短路电流：

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 15 \ cdot \ frac {3.11} {1000}} = 161.7 A$$

可以使用32A的B机或16A的C机（对于炉子，B机很正常，但16A的C机是不够的）。 如我之前所写，炉子的总功率为9200 W，即40A。 由于最大可能的机器为32 A，所以我们必须从无法立即打开所有设备这一事实出发。 究竟是什么-取决于消耗量。 原则上，对于某些炊具，将两个燃烧器和一个烤箱组合使用可提供25 A的电流。

洗衣机

铺设一条2.5毫米2的电缆，从屏蔽层到30米的出口。

短路电流：

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 30 \ cdot \ frac {7.56} {1000}} = 127.7 A$$

由于电动机是内置在机器中的，因此值得选择C机，在这种情况下为C10A。

电热水壶

铺设一条2.5毫米2的电缆，从屏蔽层到20米的出口。

短路电流：

$$

$$I_ {kmin} = \ frac {0.95 \ cdot 230} {1.258 + 2 \ cdot 20 \ cdot \ frac {7.56} {1000}} = 140.0 A$$

由于电水壶通常不是唯一打开的电水壶（这是厨房），因此在此建议您选择B16A-B20A之类的东西。

其他电器

在这里，我们主要谈论的是熨斗或吸尘器（来自我之前提到的大型消费者）。 原则上，它们可以插入任何插座，因此一般来说，计算最远插座的电流就足够了（上面的例子中88.2 A和B16A就是这种情况）。 如果无法解决问题，则需要截去较大的一部分，在插座上打上铭文，并为同一根熨斗提供特殊的插座（电线对于吸尘器来说足够长）。

一方面，您可以为每个插座选择一台机器，另一方面，有时您想要统一，甚至在购买电缆和交换机时更加轻松，这里每个人都可以自己决定。

对于照明，计算方法相似，但是此处使用横截面为1.5mm²的电线，因为该套件中的端子可适用于2.5mm²多芯电线，然后可发出吱吱声。 但是没有那么大的电流，特别是在涉及LED照明时。

仪表板中的设备协调

因此，有以下重要数据：

• 输入设备最大40A
• 屏蔽层中的短路电流173.7 A
• 电炉-最高V32A
• 洗衣机-C10A
• 插座-B16A

当前其他设备并不重要。

因此，首先，选择一个输入设备。 首先，让我们采用几种不同类型的40A断路器（以下我们将使用Siemens Simaris Curves程序，在本文末尾我会详细介绍这些程序），并考虑TN接地系统的情况。



该图显示了面板输入处的短路电流以及B，C和E型断路器的曲线。后者也称为“选择性断路器”（对下游断路器是选择性的，因为它会在一定的延时下切断大的短路电流） 。 在此系统（TN）中，连接到插座的电缆的时间为0.4秒，而对于配电网络（断开的开关和位于单独分支上的断路器之间的网络）的时间为5秒。 在所有情况下，关机时间都太长，即超过5秒。


在这种情况下，解决方案可能是使用熔断器。 实际上，是普通的保险丝，但具有断路器的外观。

看起来像这样：



例如，我拍摄了互联网上的第一张照片，这是Hager的隔离开关，带有D02型内置保险丝（“插头”）。 它表示为63A，但是由于尺寸相同，因此可以在此隔离开关中安装任何保险丝D02。
因此，时间-电流特性如下（gG代表通用保险丝）：



最大关机时间为3.2秒，符合标准。 现在，让我们看一下下面的选择性，即将B32，B16和C10与上面计算出的相应电流进行比较。 第一个B32和保险丝：



这里一切都很好，每个保护装置的响应时间都可以从图中清楚地看到。 自然，小型交换机的情况会更好：



通常，每个制造商都有用于保护设备的选择器表，例如，如下所示。



一张带有特性B的断路器的小表，一个大的-C。蓝色表示断路器的额定电流，浅色背景上的黑色表示选择性的边界电流。 这两个表都代表了西门子断路器对其40A熔断器的选择性。 这种表格的缺点是很难检查所有组合，因为尽管没有排除选择性，但甚至没有考虑某些情况。

TT接地系统的情况

在这种情况下，分配网络中的断开连接应在1秒内发生，对于最终用户，断开时间应在0.2秒内（从历史上看，是这样的值）。 而且，如果我们假设短路电流与之前讨论的电流一致，则消耗器将按时关闭（断路器的运行时间为0.1秒），那么对于输入设备而言，情况就更糟了。 相同的40A保险丝最多可烧断3.2秒。 通常，您需要降低面值：



如您所见，即使在32A的保险丝也不符合关机时间的标准，但是所有25A的设备都可以使用。 在这种情况下，有选择地停在选择开关上通常会得到以下图片：



自动机械B16A和C10A是选择性的，B20A-仅在发生短路的情况下，而不是在连续运行的情况下。 原则上可以应用后者，您只需要记住，如果敲击了一个选择性开关，那么V20A以外的负载很可能会出现问题。

附加信息

UDT差动电流装置

根据标准的建议，值得为每个保护设备放置单独的UDT，以防止短路电流和过载。 插座是强制性的按需标准，尤其是在电器与水接触或湿度较高的地方。

建议将带有集成式过电流保护的差动电流控制断路器（差动断路器，RCBO）作为通用且紧凑的解决方案。 虽然价格高于组合开关+ UDT。 对于在TT系统中使用此类设备也有合理的要求。 TT系统这样做的原因是，与TN系统相比，封闭具有一个特点。 因为在TT系统中，接地不是通过电源进行的，而是在用户所在地进行的，所以实际上，相和外壳之间（通常是发生的）的故障电流小于相和中性点之间的故障电流（在TN系统中，这些值几乎相同） ） 实际上，这是一个非常大的差分电流，但有时不足以使断路器工作，但对于简单的UDT而言，其达到的值却过高。

注意事项 UDT以前在规范中称为RCD，根据IEC的正确名称是差动电流装置 。

襟翼尺寸

对于拥有公寓的人来说是实际的（能源公司可能需要在电表附近安装总开关，但有时他们不在乎，那么您可以将所有物品都放在家里）。 无需节省空间。 最好带一个半空的防护罩，但使用它会更方便，而且总会有扩展的机会。

节目

我知道的程序在下面列出。 唯一自然的缺点是将专有设备用于低压网络。 以下所有程序都是免费的，但有时需要免费注册才能下载或首次运行。 它们是按照个人喜好排列的。

• 西门子Simaris曲线-上面使用的程序，多年来一直没有变化，尽管可以改进相同限制功能的比较（手动完成很多工作）。
• ABB Curves-最近有所改进，功能数量比以前的程序要多，但有时会有些混乱。 也可以使用符合IEC标准的保险丝进行比较，不仅限于保险丝，尽管比较有限。
• Eaton CurveSelect-具有保护响应曲线的Excel文件。 las，只有强制性的响应曲线，但不是最小的，因为在选择性方面，适用性非常有限。
• Schneider Electric的在线资源无法在Mozilla下运行，总的来说不是很方便。 , .

参考文献

• ,
• Schneider Electric.