为什么在选择电路保护装置时，电压额定值很重要？

 

这是过电流保护装置（OCPD）的极其重要的评级。根据其电压额定值的正电流保护装置的适当应用要求设备的电压额定值等于或大于系统电压。 当施加过电流保护装置超出其电压额定值时，可能没有任何初始指示符。 当额定电压的不正确的额定设备试图中断过电流时，逆后后果通常会导致它，此时它可以以不安全的方式自毁。 

有两种类型的OCPD电压额定值： 

1. 直电压额定电压和;
2.  slash voltage rated. 

适当的应用对于具有直流额定值（即600V，480V，240V）的过电流保护装置，已经评估了在测试，清单和标记期间使用的完全相位电压进行适当的性能。例如，所有保险丝都是直的电压额定电压，并且不需要涉及斜杠额定值。 

然而，一些机械过电流保护装置是斜杠电压额定功率（即：480/277,240 / 120,600/347）。斜杠电压额定设备有限于它们的应用，并且考虑使用时需要额外的评估。下一节涵盖熔断器电压额，然后是其他类型器件的斜杠电压额定值的部分。

过流 

过电流是过载电流或短路电流。这 过载电流是相对于正常工作电流的过电流， 但其中一个被限制在所提供的正常导电路径 导体和其他部件和配电系统的负载。作为 姓名意味着，短路电流是在正常外流动的电流 conducting paths.

超载

过载通常在正常电流水平的一到六倍之间。 通常，它们是由发生的无害临时浪涌电流引起的 当电机启动或变压器充电时。这种过载电流， 或瞬态，是正常的。因为它们是短暂的持续时间，任何 温度升高是微不足道的，对电路部件没有有害影响。 （重要的是，保护装置对它们没有反应。） 缺陷的电机可能导致连续过载（如破旧的电机） 轴承），过载设备，或在一个电路上的负载太多。 

这样的 持续的过载是破坏性的，必须通过保护装置切断 在它们损坏分配系统或系统负载之前。但是，从那以后 与短路电流相比，它们的幅度相对较低， 在几秒钟内拆下过载电流即可 通常防止设备损坏。持续的过载电流结果 导体和其他组件过热，会导致恶化 绝缘材料最终可能导致严重的损坏和短路 if not interrupted.

短路 

虽然过载电流发生在相当适度的水平，短路或 故障电流可能比正常运行大量百倍 当前的。高级故障可以是50,000A（或更大）。如果没有在a内切断 几分代的千分之一的物质可以 become rampant–可能会有严重的绝缘损坏，融化 导体，金属蒸发，气体电离，电弧和火灾。 同时，高水平的短路电流可以发育巨大的磁性 田间应力。汇流条和其他导体之间的磁力 每个线性脚可以数百磅;甚至沉重的支撑可能不是 足以让他们远离修复而扭曲或扭曲。

保险丝保护

保险丝是可靠的过电流保护装置。一种“fusible” link or links 封装在管中并连接到接触端子包括 基本保险丝的基本要素。链接的电阻是如此 它只是它只是作为指挥。但是，当破坏性电流时 发生，链接非常迅速熔化并打开电路以保护导体 和其他电路元件和负载。 

现代保险丝有稳定 特征。保险丝不需要定期维护或测试。保险丝 有三种独特的性能特征： 

1. 现代保险丝有一个极其“high interrupting” rating–可以打开非常高的故障 没有破裂的电流。
2. 适当应用，保险丝防止“blackouts.”只有最接近故障的保险丝打开没有受影响的上游保险丝（馈线或电源）–fuses thus provide “selective coordination.”（这些术语在后续页面中精确定义。）
3. 保险丝通过将故障电流保持为低电平提供最佳的组件保护 value…They are said to be “current- limiting.”

下载完整的文档 这里

参考： 

• Cooper Bussman.

示例：双线到接地故障计算

双线到地面故障

当三相线上的两个阶段都意外连接到地面时，接地故障双线。在这种情况下，故障电流将在涉及的阶段内从线路流到地面，比如B和相C.

例子：

从下面给出的图中，假设发电机牢固接地并忽略故障阻抗。在系统中发生线路故障时确定相电流和相电压。

文章不平衡故障分析：双线到接地故障解释并导出所有序列网络并行连接，以满足此类故障中的条件。

因此，

DLG故障的等效序列网络

通过电路分析，我们可以获得等效的阻抗，

• Zeq = Z1//Z2 + Z0 = j0.1//j0.1 + j0.25 = j0.3 pu

让EA = 1的值（角度0）。 

因此，+ S电流的值是， 

• IA1 = EA / J0.3 PU = -J 3.33 PU

通过当前划分，我们可以说，相应的值和0s当前值，

• IA2 = IA0 = - （-J 3.33 / 2）= J 1.67 PU

序列电流摘要， 

• IA1 = -J 3.33 PU
• IA2 = J 1.67 PU
• IA0 = J 1.67 PU

使用 相位值矩阵公式的序列分量， 我们可以得到： 

• 阶段a，ia = 0的故障电流。
• B相的故障电流，IB = 5（角度-30）PU
• 阶段C的故障电流，IC = 5（角度-150）PU

应用基本值， 

• 选择：SB = 20 MVA和KVB = 13.8 kV，然后... 
• EA = 20 MVA / 20 MVA = 1（角度0）每单位。
• IBase = 20 MVA /（1.73 x 13.8 kV）
• IBase = 0.837 ka

因此，实际的故障当前值是， 

• IA = 0
• IB = 5 x 0.837 ka = 4.185 ka（角度-30） 
• IC = 5 x 0.837 ka = 4.185 ka（角度-150） 

电压值，

基于等效序列网络，

• VA2 = Z2 X IA2 = J 0.1 x（-J 1.67）= 0.167（角度0）PU
• 因此，它如下， VA2 = VA0 = 0.167（角度0）PU

使用  相位值矩阵公式的序列分量， 我们可以得到： 

• VA = 0.501（角度0）PU
• vb = vc = 0

施加电压底座， 

• VA = 0.501 x（13.8 kV / 1.73）= 3.996 kV
• vb = vc = 0

不平衡故障分析：双线到地面故障

当三相线上的两个阶段都意外连接到地面时，接地故障双线。在这种情况下，故障电流将在涉及的阶段内从线路流到地面，比如B和相C. 

双线到接地故障 - B相和C相

从这种情况下，系统参数可以如下所示： 

• 阶段A = 0处的故障电流（由于没有在A阶段流动故障电流）
• B阶段B = IF-B的故障电流
• 阶段C = IF-C的故障电流。 
• 在这里，我们还可以看到相B和阶段C处的电压将等于零（忽略地阻抗）。 

查看文章： 如何在不平衡系统中开发序列网络？

使用对称组件方程矩阵公式加上我们从上述条件获得的值，我们可以绘制当前方程如下： 

DLG故障电流对称组件矩阵方程

从此矩阵方程式，我们可以获得以下值： 

• IA0 + IA1 + IA2 = 0（所有序列电流的总和等于零）
• IA = 0（由于故障期间没有在A相A中流动的故障电流。 

在相同的情况下，电压的对称组件是： 

DLG故障电压电压的对称部件矩阵方程

从上面的矩阵方程，我们可以获得以下电压值：

• va0 = va1 = va2 = va / 3

从获得的电压和电流值，我们可以使用以下序列网络演示它，

DLG故障的等效序列网络

该图满足基于给定条件获得的值。

对于样本计算，请参阅： 示例：双线到地面计算

示例：线路故障计算线

当三相系统中的两个电流携带导体意外地彼此接触时，发射线上的线到线故障发生。因此，电力系统的保护装置需要准确响应于避免系统中的严重损坏。

见不平衡故障分析：线路故障

因此，了解不平衡系统中的线路故障计算的线路的过程非常重要。

相关文章：

• 双线到地面故障
• 单线接地故障
• 对称的三相故障

例子：  

从下面给出的图中，假设发电机牢固接地并忽略故障阻抗。在系统中发生线路故障时确定相电流和相电压。

解决方案：

来自文章 不平衡故障分析：线路故障，我们知道正序列网络并行连接，零序列网络不涉及此类故障。

来自文章 不平衡故障分析：线路故障，我们知道等效的正序列网络是，

正序列网络

虽然负序列网络是， 

负序列网络

将此网络并行连接并获得诸如相当于查看故障总线和参考总线的等效，我们可以获得J 0.25 // J 0.1的等效阻抗。 

因此，等效序列网络可以被简化为每单位1（角度0）的一个源，并且每单位J 0.71的等效阻抗。 

因此，正序电流将是， 

IF-1 = 1（角度0）/ J 0.71 = -J 1.41或1.41（角度-90）每单位

由于IF-1 =（-2），我们可以直接得出结论，负序电流是， 

IF-2 = 1.41（角度90）每单位 - > 见不平衡故障分析：线路故障

因此，我们可以将序列组件总结如下， 

• IF-1 = 1.41（角度-90）每单位（正序电流）
• IF-2 = 1.41（角度90）每单位（负序电流）
• if-0 = 0（零序列网络不涉及线路故障）

通过使用序列到相位矩阵公式，我们可以获得故障电流的值，  

• 阶段A = 0处的故障电流。
• 相B = 2.442（角度180）PU处的故障电流
• 阶段C = 2.442（角度0）PU的故障电流

考虑基本值， 

选择：SB = 20 MVA和KVB = 13.8 kV

然后，

EA = 20 MVA / 20 MVA = 1（角度0）每单位。

IBase = 20 MVA /（1.73 x 13.8 kV）

IBase = 0.837 ka

因此，故障电流的实际值是， 

• 阶段A = 0处的故障电流。
• 相B = 2.04 ka（角度180）的故障电流
• 阶段c = 2.04 ka（角度0）的故障电流 

电压值，

分析正序列网络当量， 

VF-1 = 1（角度0） - （IF-1）*（Z1）= 1 - （-J 1.41）（J 0.25）= 0.6475（角度0）（+序列电压）

由于VF-1 = VF-2;因此，VF-2 = 0.6475（角度0）（NEG。序列电压） 见不平衡故障分析：线路故障

将序列公式应用于相位值矩阵，我们可以得到：  

• 相A = 1.295（角度0）PU的电压
• 相B = 0.647（角度180）PU的电压
• 相C = 0.647（角度180）PU的电压

应用基本值， 

VBase = 13.8 kV / 1.73 

因此，实际电压值是， 

• 阶段A = 10.31 kV的电压（角度0）
• 相B = 5.15 kV（角度180）的电压
• 阶段C = 5.15 kV（角度180）的电压

更多细节 见不平衡故障分析：线路故障

电力系统分析，故障计算，不平衡故障，短路分析

不平衡故障分析：单线到地面故障

照片来源：unacademy

在三相系统中，当系统的一个线或阶段意外连接到地时，会发生地接地故障的单线。在这种情况下，将在系统中开发不平衡电压以及不平衡电流。

查看单行样本到接地故障 Calculation

通过原理，所有序列组件I.E。正，负和零序列组件将串联连接。查看文章： 如何在不平衡系统中开发序列网络？

在这方面，上图可以进一步示出。

单线接地故障

从上图，我们可以看到故障电流等于IA。另一方面，IB和IC均为零，因为没有将从该阶段流出的故障电流。

因此，在这种情况下的故障电流可以总结为：

• 故障电流at. A = Ia
• 故障电流at. B = 0
• 故障电流at. C = 0

使用对称组件的原理，我们可以获得相应的序列值。 （见文章：什么是对称组件？）

• I0 = IA.  
• I1 = IA.
• I2 = IA.

因此，我们可以介绍序列网络，如下所示： 

在这种情况下，所有序列分量网络I.E。正，负极和零序列串联连接。这将确认所有序列电流的平等。

请参阅单行样本到接地故障计算

在哪些情况下，感应电机可能意外成为发电机？

The induction motor can contribute current to the faulted location 在短路条件下。 Especially for a large induction motor, electrical designers should never neglect its contribution in sizing the exact rating of the protective device. 它代表了确定最大短路电流所需的小但重要的值，从而建立电气设备的短路额定值。无论电动机的大小还是电压额定值如何，都可以证明在故障期间存在电动机贡献。 

在正常运作期间

在正常操作期间，电机将电能转换为机械能。流动在定子中的电流产生旋转磁场，该旋转磁场与面向转子的杆。该旋转磁场引起电流进入转子。由于定子诱导电流，在转子中产生具有面对杆的磁场。这使转子（电动机轴）旋转。只要定子被提供给稳定的电压供应，电机轴就会继续旋转。 

在短路条件下

在短路条件下，系统电压将衰减。不再存在稳定的电压供应。转子中的旋转磁场将通过成为电源来试图支持降低的电压状态。

此时，感应电机的表现为发电机，将有助于故障位置（参见故障点4）。

电机对故障系统的贡献

感应电动机可以贡献的电流量相当于其锁定的转子电流，这是40的锁定转子电流0％至600％的电机FLA。 （ANSI标准C37.010 [1]）。

根据IEC标准的不同电流符号是什么

IEC标准提供了命名法 潮流以使设计人员具有统一的设计和安装方法。最重要的考虑之一是计算电流，因为电缆和保护装置的适当尺寸从中发出。电缆的大小及其保护设备必须满足若干条件，以便具有安全可靠的设计和安装。

在这方面，IEC 60364提供了以下内容：

• IB. = Design Current
• IZ. =遵循IEC标准的有线制造商提供的电缆的连续电流等级。 
• 在 =保护装置的标称电流额定值，如果断路器可调节， 在 指选择值。 
• IA. =将导致保护装置在给定的电流的值。
• I2 =电流额定值确保制造商手册还提供的保护装置的有效操作。 

作为安全设计实践的问题，IEC提供了一个有用的关系，以便在其设计中引导电气工程师。 

• IB. < = In < = Iz and I2 < = 1.45 x Iz

例子：  

10 KW电机负载连接到380 V AC电源，PF为0.8。

找到设计电流IB

IB = 10,000 /（1.73 x 380 x 0.8） - >自评级已经处于kW以来，忽略效率

IB = 19安培 

找到断路器额定值

IB. < = 在 或者 在 > = Ib

为了这 情况，我们可以选择一个 20安培MCB型C，3杆。注意19.< 25.

注意：C型MCB，BSEN 60898在额定值的5至10次之间进行跳频（IA = 5到10 x）。因此，如果使用DOL启动电机启动，则此断路器可以承受浪涌电流。 

相关阅读： 如何选择适当类型的微型断路器MCB

找到电缆电流额定值IZ

在 < = IZ. 或者 IZ. > = In

IEC标准开放了IEC断路器的可能性 可以与NEC标准电缆等非IEC电缆一起安装。因此，在关键的安装中，建议执行 电缆和保护装置之间的协调研究. 

获取IZ的值后，请参阅IEC的电缆制造商手册，以便找到要使用的正确电缆尺寸。

从上面给出的表格，我们需要6 sqmm cable （34安培）用于安装。请注意，在此示例中，我们忽略了考虑安装类型。我们认为安装在A1型安装下，安装在绝缘墙内的管道中有两个电缆。

额定电流倍数

以下是具有热磁性特性的MCB的典型IEC断路器曲线。注意，曲线的下限在1.0 mRC开始 虽然上限于1.45 MRC。 

MRC意味着额定电流的倍数。例如，断路器的标称额定值为100安培，然后1.45 MRC为100 x 1.45，等于145安培。这是为了容纳 电流额定值的大值。  

那么，这是什么意思？具有CB和电缆的适当协调意味着电缆损坏曲线必须始终在CB曲线的右侧，以便在故障和过载时保护电缆。 

请注意，这是一个基本的设计过程，在此示例中，作者不包含电压降分析和地球故障回路阻抗，也是电气设计过程的一部分。 

变压器的阻抗百分比如何影响短路分析

选择断路器和保险丝以保护电气系统时，短路的量 必须在变压器的端子上已知目前可用。这是为了确定断路器的机械耐受额定值，以承受中断 在短路条件下。 

定义：

百分比阻抗描述了该百分比 产生满载所需的额定电压 当变压器输出短路时电流。 （伊顿，2015）。

因此，使用百分比阻抗的短路公式， ISC = IFL x（100 /％z） 

计算

变压器评级

• 75 kVA
• 240 V二级
• 5％阻抗

全载二次电流= 75,000 / 240 = 312安培

应用公式：ISC = IFL x（100 /％z）。

ISC = 312 /（100 / .05）= 6,240安培。 

该示例中的最高短路电流为20 x FLA（6240/312）。 

上图简单地告诉我们，如果变压器的％阻抗降低，SC电流也将按比例增加。 

在该示例中，变压器阻抗的降低还使SC电流增加到40倍。 

所以

...在这个例子中，我们需要选择一个带有kaic额定值的断路器，而5％变压器阻抗不小于6,240安培。断路器额定kAIC的选择不当会彻底摧毁设备，并可能导致巨大的灾难。 

注意：这只是一个简短的例子，即％阻抗如何影响SC分析，因为在系统中计算SC时也需要考虑几个因素。为了更详细的SC分析，你读了 如何使用点对点方法解决短路计算。 

欢迎任何意见