一、問題的提出
圖1所示為一常見的樹幹式配電迴路的豎向幹線圖，由設置在地下車庫的變電所出線至配電豎井這一段水平佈線採用多根電纜並聯，在配電豎井的豎向配電通過轉接箱改為母線槽，然後通過插接箱對樓層的層配電箱配電。（樹上鳥教育電氣設計）
圖 1
這種關於多根電纜並聯的迴路，我們設計師在設計時需要注意什麼問題呢？
二、多根並聯導體迴路的短路保護規定
《低壓配電設計規範》GB 50054-2011對並聯導體組成的迴路的過負荷保護和短路保護作了詳細規定。筆者在本文中想討論一下關於短路保護的注意事項，及如何指導我們的設計工作。《低壓配電設計規範》GB 50054-2011如下規定：
“6.2.8 並聯導體組成的迴路，任一導體在最不利的位置處發生短路故障時，短路保護電器應能立即可靠切斷該段故障線路，其短路保護電器的裝設，應符合下列規定：
1 當符合下列條件時，可採用一個短路保護電器：
1） 佈線時所有並聯導體採用了防止機械損傷等保護措施；
2） 導體不靠近可燃物。
2 兩根導體並聯的線路，當不能滿足本條第1款條件時，在每根並聯導體的供電端應裝設短路保護電器。
3 超過兩根導體的並聯線路，當不能滿足本條第1款條件時，在每根並聯導體的供電端和負荷端均應裝設短路保護電器。”
在建築物內的最初佈線時比較容易滿足“佈線時所有並聯導體採用了防止機械損傷等保護措施”和“導體不靠近可燃物”要求的，通常並聯導體可以採用一個短路保護電器。當採用一個短路保護電器時，其短路保護的脫扣器整定值如何確定？即短路保護的靈敏度的校驗需要考慮哪些情況？筆者認為需要考慮以下情況：
短路保護電器靈敏度的校驗需要考慮保護範圍內的最小短路電流值。對於多根並聯電纜來說，由於多根導線的外皮絕緣、在橋架內敷設位置和散熱、運行時每根導線中承載的電流等均存在細微的差異，這些差異在電纜整個壽命期中長期存在，可能會導致其中一根導線的某處絕緣最早發生損壞而產生單相短路故障（或單相接地故障）。故應考慮最不利情況下的最小短路電流為發生在線路末端的單根導線的單相短路故障。
三．多根電纜並聯時，單根電纜單相故障時，短路保護的解決方案
首先提請注意，本文所說的單根電纜指的是單根多芯電纜。
圖2
如圖2所示例，變壓器選用SCB10-2000kVA 低壓櫃出線開關選用400A及以上時，多根電纜並聯線路長度100m時，其末端一根電纜發生單相接地故障時的短路電流值（如表1）。選擇電纜根數及截面時考慮了以下因素：
1）選用YJV電纜，以35℃時的載流量為參考，並考慮超過9根導線在橋架中的載流量打折係數，故斷路器整定值為400A時，選用2根120mm2截面電纜並聯，而不選用1根240mm2截面電纜。
2）考慮到截面積過大的電纜在室內橋架上的敷設不便，最大截面積僅到240mm2
3）僅計算到斷路器整定電流為1600A，考慮選用最少根數電纜進行並聯。
表 1
出線斷路器整定值
導線規格及根數 YJV
單根電纜末端單相短路電流
Id（kA）
400A
2*（YJV-4X120+1X70）
3.37
500A
2*（YJV-4X150+1X70）
3.60
630A
2*（YJV-4X240+1X120）
5.45
800A
3*（YJV-4X185+1X95）
4.38
1000A
3*（YJV-4X240+1X120）
5.45
1250A
4*（YJV-4X240+1X120）
5.45
1600A
5*（YJV-4X240+1X120）
5.45
校驗保護開關靈敏度時需要採用單根電纜末端單相短路電流值，由表1可見，其取決於單根導線的截面積。根據GB 50054-2011《低壓配電設計規範》第6.2.4條“當短路保護電器為斷路器時，被保護線路末端的斷流電流不應小於斷路器瞬時或短延時過電流脫扣器整定電流的1.3倍”。如果斷路器僅有短路瞬時過電流保護，其脫扣器整定電流為10倍額定電流，按表1中的末端短路單相短路故障電流值，保護靈敏度均不能滿足要求，即斷路器不能即時跳閘。故需要增加定時限過電流保護，如對錶1中的1000A開關，增加0.1S ，4In的定時限過電流保護，才能滿足保護靈敏度要求。
二．筆者建議
在實際設計中，我們可以遵循以下原則：
1. 避免採用多根電纜並聯的設計方案，對於大電流的迴路可採用母線槽配電。
2. 能夠拆分成多路單根電纜配電的就儘量拆分成單根電纜配電。如圖3就是一典型的不合適的設計方案。宜拆分成2個迴路分別對2個配電箱供電。
3. 對於無法拆分成單根電纜配電，又不合適採用母線槽配電的情況，需要校核單根導體單相短路時的保護靈敏度。
圖 3
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