【摘要】自限温电伴热带以其具有经济实惠、自动调控输出、施工工艺相对简单等特点，在建筑、石油、化工、民力等工程中得以广泛应用。但自限温电伴热带的启动电流大，且不同厂家不同批次的产品也有所差异。本文结合某自限温电伴热带工程施工实例，指出了自限温电伴热带工程的施工过程中，配电断路器的选择需要考虑的因素，制定了切实可行的施工方案。

【关键词】自限温电伴热带　启动电流　短路电流　断路器　脱扣　动作时间

1.引言

随着民用建筑工程的发展，对电伴热产品的需求也日益增加，例如室外给水、消防管道等。自限温电伴热带特性与一般电阻负载不同，工程施工时如未考虑此因素无疑给工程带来一定问题。

某工程需要对地下车库给水管道进行保温伴热施工，大厦拂拟定对车库给水管道进行电伴热施工过程需要注意的一些问题。

2.问题的提出

该电伴热工程是工程结束后新增加项目。总已经固定（125A）。自限温电伴热带总长度为4500m左右，厂家施工时段设一台总的电源控制柜，柜内设DZ47-60/1P-40A微型断路器，为末端电源箱提供电源。每个末端电源箱内设DZ47-601P-25A带300m的自限温电伴热带负载，瞬时脱扣整定值（In断路器的额定电流）。

末端电源箱自限温电伴热带的计算电流：Ij=(300m×15W/m)÷220V=20.45A；根据断路器额定电流I_n≥I_j,选择25A的断路器。试运行时断路器启动瞬间脱扣，测线路绝缘均符合要求。

3.问题分析

断路器脱扣，可能的原因如下：

a.线路过负荷

b.绝缘破坏

c.短路

d.断路器故障

绝缘测试结果符合要求，断路器没有故障，无过负荷现象，排除以上４点原因。

自限温电伴热带的阻值随温度升高而升高，启动电流远大于运行电流，厂家提供的155W/m阻值　温度在10℃时的数据，本工程的工作环境仅在2℃左右，管道内介质的温度同环境温度。

经现场测量100m的自限温电伴热带启动电流85A，持续时间２s，２s后寻事下降，５s后11A。

4.断路器的选择方案　　　

4.1末端电源箱的断路选择

末端断路器为25A地带300m的自限温电伴热带，启动电流理论值为Iq=85A×3=255A。则n=I/In=225/25=10.2

参看图1，n=10.2断路器将在0.0s内脱扣断开电路。脱扣时间0.01s＜启动时间２s，25A断路器瞬间脱扣。需对现场电伴热带的配电重新划分区域。为保证伴热效果，需将自限温电伴热带长度重新进行分段供电。末端电源箱负荷300m自限温电伴热带分为3条支路，每一支路100m自限温电伴热带。

100m的自限温电伴热带的启动电流85A，n=I/In=85/25=3.4,参铜陵图１的特性曲线。n≤3.5时，的脱扣时间大于２s，满足启动条件。因此在末端电源箱内设3个DZ47-60/1P-25A的微型断路器。每个断路器控制100m的自限温电伴热带的电源通断。现场对某末端电源箱按此方案实施，运行正常。

4.2延时启动方案

总电流容量已经固定125A的塑壳断路器出线，型号是NM1-225S/3P-125A.根据图2可知断路器的动作时间为0.02s~0.05s之间。极限分段能力是35KA,额定短路分段能力17.5KA。

末端电源箱共15个，每个末端电源箱的负荷是300m自限温电伴热带。总配民柜内的总电源断路器是NM1-225S/3P-125,A.下级断路器DZ47-60/1P型微型断路器（提供末端电源箱电源）的数量15个。分三相负荷分配，每相负荷5×300m=1500m.但是如果配民柜内15个回路同时启动，单相启动电流的理论值Iq=5×85A×3=1275A。n=1275A/125A=10.2，参见图２（断路器是NM1-225S的特性曲线），断路器的脱扣时间小于启动电流持续时间２s.需考虑延时启动。

在每个末端电源箱内安装2个延地继电器，延地继电器的时间可高（0－10min）.每个末端电源箱分３次启动。这样同时启动的负荷仅为总负荷4500m的1/3，同地启动的负荷为1500m.依此方案运行正常。也可以采用在总配电柜内安装时间控制器进行分时启动。

4.3末端电源箱前级配电断路器，也就是总配电柜内的支路断路器的选择。同选择末端电源箱的断路器方法相同，选择DZ47-60/1P-40A的断路器即可。

4.4总配电柜方案

设温度传感器以便实现手自动操作。根据环境温度通断电路，总配电断路器方法相同。选择DZ47-60/IP-40A的断路器即可。

5单相短路电流的计算

单相断路器；S_∞=I_∞U_N（公式5－1）

U_N——为断路器的额定电压

电抗：X₁=U²_C/S_∞（公式5－2）

U_C——短路点的适中计算电压

X——电抗

S_∞——出口断路器的断流容量

单相短路电流计算公式I^(I)_K=U_φ/－Z－(公式5－3)

U_φ—电源相电压

Z—单相短路的回路阻抗

自限温电伴热带与金属管道直接接触，需考虑自限温电伴热带最远端的单相短路保护，末端保护断路器要在0.01s内脱扣，避免事故发生。

40A断路器的电抗值：X₁=0.04Ω

25A断路器的电抗值：X₂=0.04

BV-6查手册导线阻抗R_φ1=3.467Ω/km×52m=0.18Ω/m

感抗X_U=0.112Ω/km×52m=0.006Ω/m

自限温电伴热带（按照BV-2.5计算）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点得单相短路电流I_K=220V/1.05Ω=209.52A

D47-60/25A断路器瞬时动作电流5I_m=125A＜I_K=209.52A,当K-2点发生短路时断路器可以在0.01s切断电源。

（2）计算K-1点得单相短路电流：

R_∑=R_φ1+R_φ2=0.21Ω

X_∑=X₁+X₂+X_L1+X_L2=0.09Ω

Z_∑=R²_∑+X²_∑=0.23Ω

K-1点的单相短路电流I_K=220V/0.23Ω=956.52A

(3)J计算K-3的单相短路电流

R_∑=R_φ1=0.18Ω

X_∑=X₁+X₂+X_U=0.086Ω

Z_∑=R²_φ+X²_∑=0.2Ω

K-1点得单相短路电流I_K=220V/0.2Ω=1100A

D47-60/40A断路器瞬时动作电流I=200A＜I_K=1100A,当K-3点发生短路时断路器可以在0.01s切断电源。

见如下计算：

（1）计算K-2点的单相短路电流：

DZ47-60断路器短路极限分断电流6kA,额定电压220V.。

S_∞=I_∞U_N=6000×220=1320000VA

6热稳定度校验

根据公式：t×(nI_n)²＞t_q×I²_q  

I_q—电路的启动电流

T_q—启动持续时间

I_n—额定电流

n—额定电流倍数

t—热稳定时间

末端电源箱单支路100m自限温电伴热带的启动电流是85A，DZ47-60/25A微型断路器依据公式5-5，n=85/25=3.4，所以取3.5；根据公式5-5启动电流时间t_q=1.9s。对照图1的特性曲线，当I/In=3.5时，断路器的动作时间大于2s。

依据公式5-4再次校验前一级的40A断路器，启动电流L_q=1.9s.对照图1的特性曲线当I/I_m=3断路器的动作时间大于1.7s。

7 结束语

根据自限温电伴热带特点，结合这一工程实践，在选择断路器时还应考虑如下因素：

（1）自限温电伴热带的启动电流特性；

（2）断路器的特性曲线；

（3）自限温电伴热带末端的单相短路保护