平行电缆的短路保护电流计算需综合考虑电缆的物理特性（如截面积、长度、材料）、系统电压、短路类型（三相/单相）以及保护装置的动作特性（如熔断器熔断时间、断路器脱扣曲线）。以下是分步骤的详细计算方法及关键注意事项：

一、短路保护电流计算的核心目标

短路保护需满足以下两个条件：

1. 选择性：仅切断故障线路，避免越级跳闸（如支路故障不导致总断路器跳闸）。

2. 快速性：在短路电流达到峰值前切断电路（通常要求保护装置动作时间≤0.1秒）。

二、短路电流计算基础

短路电流（$I_{sc}$）由系统电压（$U$）和电缆阻抗（$Z$）决定，公式为：

$$I_{sc}=\frac{U}{\sqrt{3}\cdot Z}\text{（三相短路）}$$

$$I_{sc}=\frac{U}{Z}\text{（单相短路）}$$

其中，电缆阻抗（$Z$）为电阻（$R$）与感抗（$X$）的矢量和：

$$Z=\sqrt{R^2+X^2}$$

1. 电缆电阻（$R$）计算

电阻与电缆材料、截面积和长度相关：

$$R=\rho \cdot \frac{L}{A}\cdot (1+\alpha \cdot \Delta T)$$

• $\rho$：导体电阻率（铜：$1.72\times 10^{-8}\Omega \cdot m$，铝：$2.82\times 10^{-8}\Omega \cdot m$）。

• $L$：电缆长度（单位：米）。

• $A$：导体截面积（单位：$m{m}^2$）。

• $\alpha$：温度系数（铜：$0.00393{/}^{\circ }C$，铝：$0.00403{/}^{\circ }C$）。

• $\Delta T$：温度变化（通常取环境温度与最高允许温度之差，如铜导体最高允许温度为90°C）。

简化计算：在20°C时，铜导体电阻可近似为：

$$R_{20}=0.0172\cdot \frac{L}{A}(\Omega )$$

2. 电缆感抗（$X$）计算

感抗与电缆几何结构相关，平行电缆的感抗公式为：

$$X=0.1445\cdot {\log }_{10}\left(\frac{D}{r}\right)\cdot L(\Omega )$$

• $D$：电缆中心间距（单位：毫米）。

• $r$：导体半径（单位：毫米）。

• $L$：电缆长度（单位：千米，需转换为米时除以1000）。

简化经验公式（适用于多芯平行电缆）：

$$X\approx 0.08\cdot L(\Omega /km)$$

三、短路保护电流计算步骤

步骤1：确定系统参数

• 系统电压（$U$）：如三相380V或单相220V。

• 电缆类型：铜/铝导体，截面积（如4mm²、10mm²）。

• 电缆长度（$L$）和布置方式（平行间距$D$）。

步骤2：计算电缆阻抗（$Z$）

示例：三相380V系统，铜导体电缆（截面积10mm²，长度50米，平行间距20mm）：

1. 电阻计算：

$$R=0.0172\cdot \frac{50}{10}=0.086\Omega$$

2. 感抗计算：

$$X=0.08\cdot \frac{50}{1000}=0.004\Omega$$

3. 总阻抗：

$$Z=\sqrt{0.086^2+0.004^2}\approx 0.086\Omega$$

步骤3：计算短路电流（$I_{sc}$）

$$I_{sc}=\frac{380}{\sqrt{3}\cdot 0.086}\approx 2560A$$

四、保护装置选型

短路保护需根据计算电流选择熔断器或断路器，并验证其分断能力：

1. 熔断器选型

• 额定电流（$I_n$）：需大于电缆的持续载流量（$I_{load}$），但小于电缆的最小短路电流（$I_{min}$）。

• 分断能力（$I_{cu}$）：必须大于计算短路电流（$I_{sc}$）。

示例：若电缆持续载流量为30A，计算短路电流为2560A，则选择：

• 额定电流：40A（大于30A）。

• 分断能力：≥3000A（大于2560A）。

2. 断路器选型

• 额定电流（$I_n$）：同熔断器原则。

• 瞬时脱扣电流（$I_{tri}$）：需小于计算短路电流，但大于过载电流（通常为$5-10I_n$）。

示例：选择额定电流40A的断路器，瞬时脱扣电流设置为500A（确保短路时快速跳闸，同时避免误动作）。

五、关键注意事项

1. 温度影响：高温会降低电缆载流量并增加电阻，需按实际环境温度修正计算。

2. 多电源系统：若系统有多个电源（如发电机+电网），需考虑短路电流叠加效应。

3. 电机反馈电流：电机在短路时可能提供额外电流（可达额定电流的5-7倍），需计入总短路电流。

4. 保护装置协调性：上下级保护装置的动作时间需差0.2-0.4秒，避免越级跳闸。

六、简化计算工具

• 在线计算器：如施耐德电气提供的短路电流计算工具（需输入电压、电缆参数等）。

• 表格法：参考IEC 60364标准中的短路电流计算表格，快速查得典型值。

七、总结：平行电缆短路保护电流计算流程

1. 确定系统参数（电压、电缆类型、长度、间距）。

2. 计算电缆阻抗（电阻+感抗）。

3. 计算短路电流（三相/单相公式）。

4. 选择保护装置（熔断器/断路器，验证额定电流和分断能力）。

5. 验证协调性（确保选择性动作）。

示例结果：
对于三相380V系统，10mm²铜导体电缆（50米，平行间距20mm），计算短路电流为2560A。需选择分断能力≥3000A的熔断器或断路器，并设置瞬时脱扣电流为500A（若为断路器）。

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