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【摘要】自限溫電伴熱帶以其具有經濟實惠、自動調控輸出、施工工藝相對簡單等特點，在建筑、石油、化工、民力等工程中得以廣泛應用。但自限溫電伴熱帶的啟動電流大，且不同廠家不同批次的產品也有所差異。本文結合某自限溫電伴熱帶工程施工實例，指出了自限溫電伴熱帶工程的施工過程中，配電斷路器的選擇需要考慮的因素，制定了切實可行的施工方案。

【關鍵詞】自限溫電伴熱帶　啟動電流　短路電流　斷路器　脫扣　動作時間

1.引言

隨著民用建筑工程的發展，對電伴熱產品的需求也日益增加，例如室外給水、消防管道等。自限溫電伴熱帶特性與一般電阻負載不同，工程施工時如未考慮此因素無疑給工程帶來一定問題。

某工程需要對地下車庫給水管道進行保溫伴熱施工，大廈拂擬定對車庫給水管道進行電伴熱施工過程需要注意的一些問題。

2.問題的提出

該電伴熱工程是工程結束后新增加項目。總已經固定（125A）。自限溫電伴熱帶總長度為4500m左右，廠家施工時段設一臺總的電源控制柜，柜內設DZ47-60/1P-40A微型斷路器，為末端電源箱提供電源。每個末端電源箱內設DZ47-601P-25A帶300m的自限溫電伴熱帶負載，瞬時脫扣整定值（In斷路器的額定電流）。

末端電源箱自限溫電伴熱帶的計算電流：Ij=(300m×15W/m)÷220V=20.45A；根據斷路器額定電流I_n≥I_j,選擇25A的斷路器。試運行時斷路器啟動瞬間脫扣，測線路絕緣均符合要求。

3.問題分析

斷路器脫扣，可能的原因如下：

a.線路過負荷

b.絕緣破壞

c.短路

d.斷路器故障

絕緣測試結果符合要求，斷路器沒有故障，無過負荷現象，排除以上４點原因。

自限溫電伴熱帶的阻值隨溫度升高而升高，啟動電流遠大于運行電流，廠家提供的155W/m阻值　溫度在10℃時的數據，本工程的工作環境僅在2℃左右，管道內介質的溫度同環境溫度。

經現場測量100m的自限溫電伴熱帶啟動電流85A，持續時間２s，２s后尋事下降，５s后11A。

4.斷路器的選擇方案　　　

4.1末端電源箱的斷路選擇

末端斷路器為25A地帶300m的自限溫電伴熱帶，啟動電流理論值為Iq=85A×3=255A。則n=I/In=225/25=10.2

參看圖1，n=10.2斷路器將在0.0s內脫扣斷開電路。脫扣時間0.01s＜啟動時間２s，25A斷路器瞬間脫扣。需對現場電伴熱帶的配電重新劃分區域。為保證伴熱效果，需將自限溫電伴熱帶長度重新進行分段供電。末端電源箱負荷300m自限溫電伴熱帶分為3條支路，每一支路100m自限溫電伴熱帶。

100m的自限溫電伴熱帶的啟動電流85A，n=I/In=85/25=3.4,參銅陵圖１的特性曲線。n≤3.5時，的脫扣時間大于２s，滿足啟動條件。因此在末端電源箱內設3個DZ47-60/1P-25A的微型斷路器。每個斷路器控制100m的自限溫電伴熱帶的電源通斷。現場對某末端電源箱按此方案實施，運行正常。

4.2延時啟動方案

總電流容量已經固定125A的塑殼斷路器出線，型號是NM1-225S/3P-125A.根據圖2可知斷路器的動作時間為0.02s~0.05s之間。極限分段能力是35KA,額定短路分段能力17.5KA。

末端電源箱共15個，每個末端電源箱的負荷是300m自限溫電伴熱帶。總配民柜內的總電源斷路器是NM1-225S/3P-125,A.下級斷路器DZ47-60/1P型微型斷路器（提供末端電源箱電源）的數量15個。分三相負荷分配，每相負荷5×300m=1500m.但是如果配民柜內15個回路同時啟動，單相啟動電流的理論值Iq=5×85A×3=1275A。n=1275A/125A=10.2，參見圖２（斷路器是NM1-225S的特性曲線），斷路器的脫扣時間小于啟動電流持續時間２s.需考慮延時啟動。

在每個末端電源箱內安裝2個延地繼電器，延地繼電器的時間可高（0－10min）.每個末端電源箱分３次啟動。這樣同時啟動的負荷僅為總負荷4500m的1/3，同地啟動的負荷為1500m.依此方案運行正常。也可以采用在總配電柜內安裝時間控制器進行分時啟動。

4.3末端電源箱前級配電斷路器，也就是總配電柜內的支路斷路器的選擇。同選擇末端電源箱的斷路器方法相同，選擇DZ47-60/1P-40A的斷路器即可。

4.4總配電柜方案

設溫度傳感器以便實現手自動操作。根據環境溫度通斷電路，總配電斷路器方法相同。選擇DZ47-60/IP-40A的斷路器即可。

5單相短路電流的計算

單相斷路器；S_∞=I_∞U_N（公式5－1）

U_N——為斷路器的額定電壓

電抗：X₁=U²_C/S_∞（公式5－2）

U_C——短路點的適中計算電壓

X——電抗

S_∞——出口斷路器的斷流容量

單相短路電流計算公式I^(I)_K=U_φ/－Z－(公式5－3)

U_φ—電源相電壓

Z—單相短路的回路阻抗

自限溫電伴熱帶與金屬管道直接接觸，需考慮自限溫電伴熱帶最遠端的單相短路保護，末端保護斷路器要在0.01s內脫扣，避免事故發生。

40A斷路器的電抗值：X₁=0.04Ω

25A斷路器的電抗值：X₂=0.04

BV-6查手冊導線阻抗R_φ1=3.467Ω/km×52m=0.18Ω/m

感抗X_U=0.112Ω/km×52m=0.006Ω/m

自限溫電伴熱帶（按照BV-2.5計算）Rφ=8.63Ω/km×100m=0.84Ω/m

感抗X_L3=0.127Ω/km×100m=0.013Ω/m

R_∑=0.18+0.026+0.84=1.05Ω

X_∑=0.04+0.04+0.006+0.0006+0.013=0.1Ω

Z_∑=R²_∑+X²_∑=1.05Ω

K-2點得單相短路電流I_K=220V/1.05Ω=209.52A

D47-60/25A斷路器瞬時動作電流5I_m=125A＜I_K=209.52A,當K-2點發生短路時斷路器可以在0.01s切斷電源。

（2）計算K-1點得單相短路電流：

R_∑=R_φ1+R_φ2=0.21Ω

X_∑=X₁+X₂+X_L1+X_L2=0.09Ω

Z_∑=R²_∑+X²_∑=0.23Ω

K-1點的單相短路電流I_K=220V/0.23Ω=956.52A

(3)J計算K-3的單相短路電流

R_∑=R_φ1=0.18Ω

X_∑=X₁+X₂+X_U=0.086Ω

Z_∑=R²_φ+X²_∑=0.2Ω

K-1點得單相短路電流I_K=220V/0.2Ω=1100A

D47-60/40A斷路器瞬時動作電流I=200A＜I_K=1100A,當K-3點發生短路時斷路器可以在0.01s切斷電源。

見如下計算：

（1）計算K-2點的單相短路電流：

DZ47-60斷路器短路極限分斷電流6kA,額定電壓220V.。

S_∞=I_∞U_N=6000×220=1320000VA

6熱穩定度校驗

根據公式：t×(nI_n)²＞t_q×I²_q  

I_q—電路的啟動電流

T_q—啟動持續時間

I_n—額定電流

n—額定電流倍數

t—熱穩定時間

末端電源箱單支路100m自限溫電伴熱帶的啟動電流是85A，DZ47-60/25A微型斷路器依據公式5-5，n=85/25=3.4，所以取3.5；根據公式5-5啟動電流時間t_q=1.9s。對照圖1的特性曲線，當I/In=3.5時，斷路器的動作時間大于2s。

依據公式5-4再次校驗前一級的40A斷路器，啟動電流L_q=1.9s.對照圖1的特性曲線當I/I_m=3斷路器的動作時間大于1.7s。

7 結束語

根據自限溫電伴熱帶特點，結合這一工程實踐，在選擇斷路器時還應考慮如下因素：

（1）自限溫電伴熱帶的啟動電流特性；

（2）斷路器的特性曲線；

（3）自限溫電伴熱帶末端的單相短路保護