保护电机馈线免受短路和接地故障的影响

时间:2024-10-16
   为馈线提供过流保护装置,该馈线通过尺寸符合第 430.24 节的导线为固定电机负载供电,允许载流量为电机满载电流额定值的 125% 加上满载电流的 100% - 该组其他电机的负载电流额定值。
  过流装置的额定值或设置不应大于馈线供电的任何电机的支路短路和接地故障保护所允许的值(如第 430.52 节或第 440.22(A) 节中的密封式制冷剂电机-压缩机)以及其他电机的满载电流之和。
  对于上述计算,如果馈线供电的多个分支电路使用相同的短路和接地故障保护装置额定值或设置,则仅将其中一个保护装置视为。
  请勿应用第 430.52(C)(1)(a) 节中的规则,该规则允许在额定值与标准尺寸不匹配时对电机馈线过流保护装置的分支电路使用更高规格的保护。
  如果用于馈线和支路保护的保护装置是不同类型的,例如断路器和熔断器,则假定它们是同一类型来确定馈线保护装置的尺寸。
  示例 1: 图 1 显示了工业工厂中的 208V 三相四线馈线,为五个 200V 三相通用连续工作感应电机供电,如下所示:
  1 x 40 马力绕线转子
  2 x 25 马力鼠笼式
  1 x 10 马力鼠笼式

  1 x 5 马力鼠笼式

  图 1.示例 1 的设置。使用的图像由 Lorenzo Mari 提供
  a) 从表中找出电机满载电流。
  b) 找出可接受的馈线导线载流量。
  c) 如果某些电机应用是短时、间歇、周期性或变化负载,则计算馈线导体载流量的方法是否与问题 b) 相同?
  d) 如果端子的额定温度为 75°C,则找出馈线铜导体的尺寸。
  e) 对于铝导体,重复问题 d)。
  f) 找出反时限断路器的额定值或馈线过流保护设置。保护支路的熔断器为延时型,在正常工作条件下可启动额定电机。
  解决方案:
  a) 输入表 430.250 并读取 200V 列下的以下满载电流:
  40 马力电机 = 120 A
  25 马力电机 = 78.2 A
  10 马力电机 = 32.2 A
  5 马力电机 = 17.5 A
  b) 根据第 430.24 节,馈线导体载流量为:
  125%×120+(2×78.2)+32.2+17.5=356.1A
  c) 方法不一样。请参阅第 430.24 节,例外编号 1。
  d) 输入表 310.16,75°C,铜导体一栏,并读取尺寸为 500 kcmil 的导体的载流量为 380 A。
  选择尺寸为 500 kcmil 的铜导体
  e) 输入表 310.16,75°C、铝或铜包铝栏,读取尺寸为 700 kcmil 的导体的载流量为 375 A。
  选择尺寸为 700 kcmil 的铝导体
  f) 使用以下公式查找支路短路和接地故障保护
  适用于所有电机的延时熔断器(参见表 430.52(C)(1)):
  1. 保护 40 马力电机的电流不超过 120 A × 150% = 180 A。使用 200 A 保险丝。
  2. 保护每个 25 马力电机的电流不超过 78.2 A × 175% = 136.85 A。使用 150 A 保险丝。
  3. 保护 10 马力电机的电流不超过 32.2 × 175% = 56.35 A。使用 60 A 保险丝。
  4. 保护 5 马力电机的电流不超过 17.5 × 175% = 30.62 A。使用 35 A 保险丝。
  如第 430.62(A) 节所述,保护馈线的过流装置的额定值或设置不得大于:
  200 + (2 x 78.2) + 32.2 + 17.5 = 406.1 A
  电机馈线反时限断路器使用 400 A 的标准额定电流。该接近的额定值不超过允许值 406.1 A。
  示例 2: 图 2 显示了工业工厂中的一台 208/120V 三相四线馈线,为两台 200V 三相电机和一台 115V 单相电机供电,如下所示:
  1 x 10 马力三相
  1 x 7.5 马力三相
  1 x 1.5 马力单相

  

  图 2.示例 2 的设置。使用的图像由 Lorenzo Mari 提供
  所有装置均为通用、连续工作、鼠笼式感应电机。端子的额定温度为 75°C。
  a) 从表中找出电机满载电流。
  b) 找出可接受的馈线导线载流量。
  c) 求馈线铜导体的尺寸。
  d) 找出反时限断路器的额定值或馈线过流保护设置。
  解决方案:
  a) 输入表 430.250 并读取 200V 列下的以下满载电流:
  10 马力电机 = 32.2 A
  7.5 马力电机 = 25.3 A
  输入表 430.248 并读取 115V 列下的以下满载电流:
  1.5 马力电机 = 20 A
  b) 根据第 430.24 节,馈线导体载流量为:
  125%×32.2+25.3+20=85.55安
  c) 输入表 310.16,75°C,铜导体一栏,并读取 N° 3 AWG 导体尺寸的载流量为 100 A。
  选择尺寸为 N° 3 AWG 的铜导线
  d) 找出所有电机使用反时限断路器的支路短路和接地故障保护(参见表 430.52(C)(1)):
  1. 保护 10 马力电机的电流不超过 32.2 A × 250% = 80.5 A。使用 90-A CB。
  2. 在不超过 25.3 A × 250% = 63.25 A 的情况下保护 7.5 hp 电机。使用 70 A CB。
  3. 在不超过 20 A × 250% = 50 A 的情况下保护 1.5 hp 电机。使用 50 A CB。
  如第 430.62(A) 节所述,保护馈线的过流装置的额定值或设置不得大于:
  90 + 25.3 + 20 = 135.3 安
  电机馈线反时限断路器使用 125 A 的标准额定电流。该接近的额定值不超过允许值 135.3 A。
  第 430.62(A) 节规定过流装置的额定值或设置
  保护为一组电机供电的馈线的电流不得大于任何电机支路保护装置的额定值或整定值加上其他电机的满载电流之和。无论该组是否具有单相和三相电机的组合,该规则都适用。
  例外情况 1:
  假设一个或多个瞬时跳闸断路器或电机短路保护器保护电机分支电路免受短路和接地故障的影响。在这种情况下,假设每个瞬时跳闸断路器或电机短路保护器均按照表 430.52(C)(1) 针对所采用的馈线保护装置类型进行设置或额定值,计算馈线保护装置的额定值。
  此例外适用于使用瞬时跳闸断路器 (MCP) 或电机短路保护器 (MSCP) 进行分支电路保护的系统。
  根据第 430.52(C)(3) 和 (7) 节,在特定条件下,这些设备的额定值或设置可能高达电机满载电流的 1300%(设计 B 节能型和设计 B 型除外)高效电机,设计 B、节能电机和设计 B 超高效电机高达 1700%。
  此例外要求对馈线导体进行保护,馈线保护装置的额定值或设置基于电机分支电路保护使用相同类型装置的假设。例如,这意味着,如果非延时熔断器保护馈线,则其额定值必须假定电机分支电路保护使用相同类型的熔断器而不是 MCP 或 MSCP。
  示例 3: 图 3 显示了工业工厂中的 480V 三相三角形连接三线馈线,为两台 460V 三相感应电机供电,如下所示:
  1 x 100 马力鼠笼

  1 x 50 马力鼠笼

  图 3.示例 3 的设置。使用的图像由 Lorenzo Mari 提供
  两种电机均使用瞬时跳闸断路器来保护分支电路免受短路和接地故障的影响。 100 马力电机无法使用满载电流 800% 的断路器启动,如表 430.52(C)(1) 中所述。现场测试需要满载电流的 1300% 额定值,如第 430.52(C)(3) 节所允许。
  a) 从表中找出电机满载电流。
  b) 找出可接受的馈线导线载流量。
  c) 如果端子的额定温度为 75°C,则找出馈线铜导体的尺寸。
  d) 找出反时限断路器的额定值或馈线过流保护设置。
  a) 输入表 430.250 并读取 460-V 列下的以下满载电流:
  100 马力电机 = 124 A
  50 马力电机 = 65 A
  b) 根据第 430.24 节,馈线导体载流量为:
  125%×124+65=220A
  c) 输入表 310.16,75°C 铜导体栏,并读取 N° 4/0 AWG 导体尺寸的载流量为 230 A。
  选择铜导体尺寸 N° 4/0 AWG
  d) 找出两台电机使用瞬时脱扣断路器的支路短路和接地故障保护(参见表 430.52(C)(1)):
  1. 保护 100 马力电机的电流不超过 124 A × 800% = 992 A。使用 1000 A 瞬时脱扣断路器。
  但一开始就跳闸。
  然后,以 124 A x 1300% = 1612 A 进行保护。
  降低到下一个更小的尺寸并使用 1600A 瞬时跳闸断路器。
  2. 保护 50 马力电机的电流不超过 65 A × 800% = 520 A。使用 600 A 瞬时脱扣断路器。
  现在,使用反时限断路器计算 100 马力电机的支路短路和接地故障保护。
  保护 100 马力电机的电流不超过 124 A × 250% = 310 A。使用 350 A 反时限断路器。
  如第 430.62(A) 节所述,保护馈线的过流装置的额定值或设置不得大于:
  350 + 65 = 415 A
  电机馈线反时限断路器使用 400 A 的标准额定电流。该接近的额定值不超过允许值 415 A。
  例外 2:
  当馈线过流保护装置也对电机控制中心进行保护时,请应用第 430.94 节“过流保护”中的规则。
  过流保护装置的额定 电流或整定值不得超过电机控制中心公共电源母线的额定值。
  第 430.62(B) 条其他装置
  如果馈线导体的载流量大于第 430.24 节的要求,则可以根据馈线导体的载流量计算馈线过流保护装置的额定值或设置。
  这种情况在大型工业工厂中很常见,其中馈线可能会过大,以适应未来的负载增长、变化或需要同时启动多个电机的操作条件。
  实践建议尽可能使用评级或设置。
  NEC 第 430.63 节额定值或设置 — 电机和其他负载
  当馈线提供电机负载和其他负载时,馈线过流保护的额定值必须不小于其他负载加上第 430.52 节(对于单个电机)、第 440.22 节(对于单个电机)允许的额定值之和。单个密封制冷剂电机压缩机,或第 430.62 节适用于两个或多个电机。
  按照第 430.24 节计算为电机和其他负载供电的导体的载流量。
  示例 4: 图 4 显示了示例 1 的设置以及为照明面板供电的单组馈线导体(三相和中性线)。馈线上的连续负载为每相腿 50 A,这是一个平衡负载。
  a) 找出组合负载馈线可接受的导线载流量。
  b) 如果端子的额定温度为 75°C,则找出组合负载馈线的铜导体的尺寸。
  c) 找出反时限断路器的额定值或设置以保护组合负载馈线。
  d) 计算保险丝的标准安培额定值,以保护面板馈线免受过流影响。
  e) 计算面板馈线相腿的载流量。
  f) 确定面板馈线相脚的 THW 铝导体的允许尺寸。
  g) 确定面板馈线中性点 THW 铝导体的允许尺寸。

 

  图 4.示例 4 的设置。使用的图像由 Lorenzo Mari 提供
  解决方案:
  a) 由例1可知,电机负载为:
  125%×120+(2×78.2)+32.2+17.5=356.1A
  连续照明负载(根据第 430.24 节):125% x 50 = 62.5 A
  总负载 = 356.1 + 62.5 = 418.6 A
  可接受的馈线导线载流量 = 418.6 A
  b) 输入表 310.16,75°C,铜导体一栏,并读取 800 kcmil 导体尺寸的载流量为 420 A。
  选择尺寸为 800 kcmil 的铜导体
  c) 从示例 1 中,电机馈线保护装置 = 400 A
  照明负载:50A
  组合负载 = 400 + 50 = 450 A
  使用标准额定电流为 450 A 的反时限断路器
  d) 根据第 215.3 条,评级为:
  125% x 50 安 = 62.5 安
  使用标准安培额定值为 70 A 的保险丝
  第 240.4(B) 节允许使用下一个更高标准的过流设备额定值。
  e) 根据第 215.2(A)(1) 节,导体载流量为:
  125% x 50 安 = 62.5 安
  f) 输入表 310.16,75°C 铝导线列,并读取导线尺寸 N° 4 AWG THW 的载流量为 65 A。
  选择尺寸 N° 4 AWG THW 的铝导线
  馈线过流设备额定值高于相导体载流量。第 240.4(B) 节在某些条件下允许这种情况,本例中所有条件均满足。
  g) 第 220.61(B) 节包含两个考虑因素,允许使用比相导体更小的中性导体。由于本示例不符合此类考虑因素,因此请使用与相脚中相同的导体。
  选择尺寸 N° 4 AWG THW 的铝导线
  保护电机馈线免受短路和接地故障的影响
  将支路保护装置的额定值与所有其他电机的满载电流相加,计算出电机馈线短路接地故障保护装置的额定值。
  按照第 430.24 节确定导体尺寸。
  计算额定值时,假设馈线保护装置与支路保护装置为同一类型。
  当馈线提供电机负载和另一个负载时,根据具体情况,将馈线过流保护额定值作为值,添加其他负载以及第 430.52、440.22 或 430.62 节中允许的额定值。
上一篇:单相整流形式
下一篇:消除示波器和数字化仪中的噪声和干扰

免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

相关技术资料