對(duì)于電力電纜配電距離問(wèn)題，業(yè)內(nèi)研究較多，通常從短路故障保護(hù)靈敏度和電壓降兩方面綜合考慮電力電纜截面和配電距離。但是，電氣設(shè)備的控制回路是特殊的配電線路，它的負(fù)載性質(zhì)與一般的配電線路有所不同。常用電氣設(shè)備控制回路的負(fù)載一般由接觸器線圈、繼電器線圈、信號(hào)燈及各種開(kāi)關(guān)、觸點(diǎn)本身阻抗等組成。盡管在控制過(guò)程中，隨著觸點(diǎn)的接通或斷開(kāi)，它的負(fù)載阻抗是有變化的，但是它的負(fù)載阻抗（在穩(wěn)定狀態(tài)）是明確的，是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值。故在一般情況下，其配電負(fù)荷小，不存在過(guò)負(fù)荷問(wèn)題，配電距離與電壓降關(guān)系不大。二次回路的可靠工作還與控制電纜線路電容電流有關(guān)，過(guò)長(zhǎng)的配電距離會(huì)造成觸點(diǎn)拒動(dòng)或誤動(dòng)作。另外，長(zhǎng)距離配線的電流測(cè)量回路由于阻抗過(guò)大，會(huì)造成電流互感器測(cè)量誤差過(guò)大。

筆者尚未看到從二次回路控制電纜接地故障的技術(shù)要求角度討論其配電距離的研究文獻(xiàn)。由于熔斷器具有良好的短路保護(hù)作用，二次回路通常采用小容量熔斷器進(jìn)行保護(hù)，能否滿足短路保護(hù)靈敏度要求尚未可知。本文針對(duì)不同熔斷器的容量選擇，對(duì)應(yīng)控制電纜不同線芯截面選型，研究其配電距離。

根據(jù)二次回路控制電纜配電距離相關(guān)研究成果，總結(jié)配電距離校驗(yàn)方法如下。

參照《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》（4版，以下簡(jiǎn)稱”4版《手冊(cè)》”）P1106公式，可按照下式校驗(yàn)控制線路長(zhǎng)度：

式中：Lmax1——按接觸器可靠吸合計(jì)算的導(dǎo)線長(zhǎng)度，m;

Un——控制線路標(biāo)稱電壓，V;

Δu——控制線路單位長(zhǎng)度電壓降，V/（A·km);

Pa——接觸器線圈吸合功率，VA。

對(duì)同一種控制電纜，在控制電壓及合理壓降范圍內(nèi)，接觸器線圈吸合功率越大，控制線路允許導(dǎo)線長(zhǎng)度越短；對(duì)相等的接觸器線圈吸合功率，電纜截面積越大，接觸器可靠吸合的控制線路允許長(zhǎng)度越長(zhǎng)。

參照4版《手冊(cè)》P1105公式，可按照下式用線路電容校驗(yàn)控制線路長(zhǎng)度：

式中：Lmax2——控制線路臨界長(zhǎng)度，km;

Ph——接觸器或繼電器的保持功率，VA;

C——單位長(zhǎng)度線路電容，μF/km。

對(duì)同一種控制電纜，在控制電壓及長(zhǎng)度線路電容已知的情況下，接觸器線圈保持功率越大，接觸器可靠斷開(kāi)的控制線路允許長(zhǎng)度越長(zhǎng)。

參照4版《手冊(cè)》P761公式，可按照下式計(jì)算：

式中：Lmax3——控制線路臨界長(zhǎng)度，m;

S——保護(hù)導(dǎo)體的截面積，mm2;

γ——電導(dǎo)率，銅取57×106S/m;

Zbn——電流互感器所選準(zhǔn)確級(jí)下允許的二次負(fù)荷，當(dāng)忽略電抗時(shí)僅計(jì)電阻時(shí)為Rbn，Ω；

Zmr——測(cè)量表計(jì)的負(fù)荷，Ω；

Rt——接觸電阻，一般取0.05～0.1Ω；

Kcon1、Kcon2——導(dǎo)線接線系數(shù)，儀表或繼電器接線系數(shù)，參見(jiàn)4版《手冊(cè)》P749表8.3-5。

在工程實(shí)際中，終端電流表指示是否準(zhǔn)確與互感器選擇（額定二次電流、額定二次負(fù)載容量）、控制電纜截面及控制電纜長(zhǎng)度等因素有關(guān)。當(dāng)控制電纜截面為一定值時(shí)，這時(shí)控制電纜長(zhǎng)度就需要根據(jù)實(shí)際情況選擇不同參數(shù)的電流互感器，才能使終端電流表顯示符合規(guī)范要求。

接地故障持續(xù)時(shí)間不超過(guò)5 s時(shí)，按GB 50054-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.2.3條規(guī)定，短路時(shí)絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定要求其截面應(yīng)該滿足下式要求：

式中：S——保護(hù)導(dǎo)體的截面積，mm2;

I——通過(guò)保護(hù)電器的預(yù)期故障電流或短路電流方均根值，A;

t——保護(hù)電器自動(dòng)切斷電流的動(dòng)作時(shí)間，s;

k——根據(jù)導(dǎo)線和絕緣不同決定的系數(shù)。

工程設(shè)計(jì)中接地故障校驗(yàn)計(jì)算用式（4）以確定線路導(dǎo)體截面積和保護(hù)電器的參數(shù)。

假設(shè)在圖1中異地控制按鈕箱K點(diǎn)發(fā)生接地故障，滿足自動(dòng)切斷電源的TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)線路允許長(zhǎng)度由4版《手冊(cè)》P965公式確定：

式中：Lmax4——回路允許的長(zhǎng)度，m;

0.8～1.0——電源側(cè)阻抗系數(shù)，是考慮接地故障回路忽略變壓器阻抗和高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗導(dǎo)致的誤差進(jìn)行的修正，當(dāng)故障點(diǎn)遠(yuǎn)離配電變壓器，線路截面積較小、變壓器容量較大時(shí)，取高值（如0.95～1），反之，取較低值；

U0——相電壓；

Sph——相導(dǎo)體截面；

k1——電纜電抗校正系數(shù)，當(dāng)Sph≤95 mm 2時(shí)，取1.0；當(dāng)Sph為120 mm 2和150 mm2時(shí)，取0.96；當(dāng)S ph≥185 mm2時(shí)，取0.92;

k2——多根相導(dǎo)體并聯(lián)使用的校正系數(shù)，k2=4 (n-1）/n (n≥2），單根電纜時(shí)取1;

1.5——由于短路引起發(fā)熱，電纜電阻的增大系數(shù)；

ρ——20℃時(shí)的導(dǎo)體電阻率，Ω·mm2/m;

m——相導(dǎo)體截面Sph與PE導(dǎo)體截面Spe之比，m的計(jì)算值應(yīng)取整；

Ik——接地故障電流。

在采用熔斷器兼作接地故障保護(hù)時(shí)，根據(jù)其反時(shí)限特性，若采用式（4），控制線路允許長(zhǎng)度校驗(yàn)比較麻煩。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，按GB/T 13539.2-2015《低壓熔斷器第2部分：專職人員使用的熔斷器的補(bǔ)充要求（主要用于工業(yè)的熔斷器）標(biāo)準(zhǔn)化熔斷器系統(tǒng)示例A到K》第5.6.3條，短路時(shí)的熔斷器截?cái)嚯娏鳎↖k）可近似看作其門(mén)限值，額定電流（I n）符合表1，可認(rèn)為滿足接地故障保護(hù)設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)GB 51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》表7.4.2（導(dǎo)體允許截面積），控制電纜線芯截面積不應(yīng)小于0.5 mm2，常見(jiàn)的控制電纜規(guī)格有0.5 mm2、0.75 mm 2、1.0 mm2、1.5 mm 2、2.5 mm2。采用熔斷器保護(hù)時(shí)，由于熔斷器的反時(shí)限特性，一般2.5 mm 2以下電纜，選用熔斷器16 A以下滿足熱穩(wěn)定要求。因此，參數(shù)取值如下：電源側(cè)阻抗系數(shù)取0.95,U0取220 V;S ph取0.5 mm2、0.75 mm 2、1.0 mm2、1.5 mm 2、2.5 mm2;k 1取1;k2取1.0；ρ取0.017 2Ω·mm 2/m。

利用表1及式（5），用熔斷器做間接接觸防護(hù)時(shí)銅芯電纜允許長(zhǎng)度計(jì)算參見(jiàn)表2。

從表2可知，允許長(zhǎng)度和熔斷器額定電流、電纜截面選型密切相關(guān)，當(dāng)配電線路較長(zhǎng)，接地故障電流較小，間接接觸防護(hù)電器難以滿足接地故障保護(hù)靈敏性的要求時(shí)，可增大控制電纜截面及縮短控制回路長(zhǎng)度。二次控制回路導(dǎo)線的長(zhǎng)度控制可用下式表示：

即控制線路的允許長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)取Lmax1、Lmax2、L max3、Lmax4四者中較小值，才能滿足相關(guān)要求。

根據(jù)GB 13539.1-2015《低壓熔斷器第1部分：基本要求》，分為專職人員使用的熔斷器（又稱工業(yè)用熔斷器）和非熟練人員使用的熔斷器（又稱家用熔斷器）兩大類型。熔斷器類型第1個(gè)字母表示分?jǐn)喾秶ā癵”表示全范圍分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳎癮”表示部分范圍分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳎?；?個(gè)字母表示使用類別，其字母準(zhǔn)確地規(guī)定時(shí)間-電流特性、約定時(shí)間和約定電流及門(mén)限（“G”表示一般用途；“M”表示保護(hù)電動(dòng)機(jī)電路）。例如：“g G”表示一般用途全范圍分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟囿w，一般用于線路保護(hù)；“a M”表示保護(hù)電動(dòng)機(jī)電路的部分范圍分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟囿w。控制回路中一般選擇“g G”熔斷器。

參考國(guó)標(biāo)圖集16D303-2《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》和16D303-3《常用水泵控制電路圖》，設(shè)計(jì)選用二次回路保護(hù)熔斷器RT18-32X/6A，選用規(guī)范要求的截面控制電纜時(shí)，距離約為72 m。因此，在設(shè)計(jì)大型工業(yè)與民用建筑時(shí)需要特別注意。

電纜的阻抗由電阻和電抗組成，電抗又由感抗和容抗組成。感抗的大小和線間距離有關(guān)：距離越大，感抗越大；距離越小，感抗越小?？刂齐娎|的線間距離都較小，因此控制電纜的感抗比大截面電力電纜的感抗要小，總的阻抗也就小了，因此電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的電壓降也就小了，故控制電纜電抗值小，占比小，可以忽略。

熔斷器具有良好的短路保護(hù)作用，熔斷器不僅具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，而且分?jǐn)嗄芰?qiáng)，具有很強(qiáng)的限流作用。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如果采用熔斷器作短路保護(hù)，則可大大降低短路電流對(duì)系統(tǒng)所產(chǎn)生的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定要求，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)。盡管目前微型斷路器的分?jǐn)嗄芰軓?qiáng)，可以安全分?jǐn)嗫刂苹芈范搪冯娏?，但由于控制回路的截面較小，而短路電流幾乎與主回路的短路電流相同，故控制回路的熱穩(wěn)定性相對(duì)不太容易得到滿足。由于熔斷器以其自身產(chǎn)生的熱量參數(shù)確定切斷電路時(shí)間，只要合理選用就能保證在短路電流損壞線路絕緣前被切斷，故選用熔斷器作為控制回路的保護(hù)電器更具有現(xiàn)實(shí)意義。因此，熔斷器的短路保護(hù)性能優(yōu)于低壓斷路器，更適合于控制回路短路保護(hù) [2]。

GB 16895.21-2011《低壓電氣裝置第4-41部分：安全防護(hù)電擊防護(hù)》與GB 51348-2019中，將低壓配電系統(tǒng)的電擊防護(hù)由直接接觸防護(hù)、間接接觸防護(hù)兩種兼有的防護(hù)，修改為基本防護(hù)、故障保護(hù)和附加防護(hù)三類。同時(shí)，對(duì)于故障情況下的自動(dòng)切斷電源時(shí)間分類也做了重新規(guī)定，依據(jù)GB 16895.21-2011表41.1，對(duì)于不超過(guò)32 A的終端回路，在交流220 V的TN系統(tǒng)，切斷電源時(shí)間動(dòng)作時(shí)間0.4 s，表2中配電距離將大大降低。本文限于篇幅未做詳細(xì)比較。

從熔斷器的額定電流選擇，對(duì)應(yīng)控制電纜不同線芯截面選型，在滿足接地故障保護(hù)靈敏性要求下取其允許配電距離，對(duì)防范接地故障，保護(hù)人身安全有很重要的指導(dǎo)意義。同樣在選擇控制電纜時(shí)應(yīng)綜合分析各方面的影響因素，采用合適的電纜長(zhǎng)度，從而確保遠(yuǎn)程控制線路的安全運(yùn)行。

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