陳志萍

摘 要：闡述低壓配電系統(tǒng)中上下級(jí)斷路器保護(hù)選擇性的幾種類別、實(shí)現(xiàn)方式、以及在實(shí)際應(yīng)用中的選擇問題。

關(guān)鍵詞：斷路器；選擇性；電流水平；延時(shí)特性；區(qū)域選擇性；能量聯(lián)鎖

引 言

《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》CB500054-2011第6.1.2條：“配電線路裝設(shè)的上下級(jí)保護(hù)電器，其動(dòng)作特性應(yīng)具有選擇性，且各級(jí)之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合。非重要負(fù)荷的保護(hù)電器，可采用部分選擇性或無選擇性切斷?！?/p>

低壓電器的快速發(fā)展，直接帶動(dòng)低壓系統(tǒng)中上下級(jí)保護(hù)電器之間的選擇、配合特性不斷改善。例如熔斷器，上下級(jí)的熔體額定電流比只要滿足1.6：1即可保證上下級(jí)保護(hù)電器的過負(fù)荷保護(hù)選擇性。但由于斷路器發(fā)展迅速，在實(shí)際設(shè)計(jì)中大量采用，故本文僅討論斷路器在低壓系統(tǒng)中的選擇性配合。（下文涉及到的斷路器圖表及參數(shù)以施耐德系列產(chǎn)品為參考）

斷路器按使用類別分為A型和B型，A型為非選擇型斷路器，其脫扣器無人為短延時(shí)，無額定短時(shí)耐受電流，一般采用普通熱磁脫扣器，其特性曲線如圖1。具有反時(shí)限特性的長(zhǎng)延時(shí)脫扣器和瞬時(shí)過電流脫扣器兩段保護(hù)動(dòng)能，分別作為過負(fù)荷和短路保護(hù)。B型為選擇型斷路器，其脫扣器有人為短延時(shí)，有額定短時(shí)耐受電流，一般采用電子脫扣器，其特性曲線如圖2。具有多種保護(hù)功能，有長(zhǎng)延時(shí)、瞬時(shí)、短延時(shí)和接地故障保護(hù)，分別實(shí)現(xiàn)過負(fù)荷、短路延時(shí)、短路電流瞬動(dòng)及接地故障保護(hù)。

其中：Iset1：過負(fù)荷（熱或長(zhǎng)延時(shí)）繼電器脫扣電流整定值；

Iset2：短路（電磁或短延時(shí)）繼電器脫扣電流整定值；

Iset3：短路瞬時(shí)繼電器脫扣電流整定值；

Icu：分?jǐn)嗄芰Α?/p>

1 首先按斷路器使用類別的不同來分析其上下級(jí)配合的選擇性

1.1 非選擇型斷路器與非選擇型斷路器的級(jí)間配合

舉例如下A：上級(jí)斷路器B：下級(jí)斷路器，參數(shù)如圖3。

當(dāng)圖中D點(diǎn)發(fā)生故障，若故障電流Id<1600A，在忽略1.3倍可靠系數(shù)的條件下，斷路器A、B均不能瞬時(shí)動(dòng)作，不符合保護(hù)靈敏性要求；當(dāng)1600A2500A時(shí)，A、B均動(dòng)作，無選擇性。

通過以上舉例，可以知道這種上下級(jí)均為非選擇型斷路器的配合不能保證選擇性，不推薦。

1.2 選擇型斷路器與非選擇型斷路器的級(jí)間配合

舉例如下：參數(shù)如圖4。

其中上級(jí)斷路器A的Iset1.A應(yīng)根據(jù)計(jì)算電流確定，但選擇型斷路器多用于配電干線，通常Iset1.A比Iset1.B大很多。假設(shè)Iset1.A=1000A，則Iset2.A及Iset3.A整定如下：

（1）Iset2.A整定值滿足該式：Iset2.A≥1.2Iset3.B（1.2是可靠系數(shù)，考慮脫扣器動(dòng)作誤差的需要）。若Iset2.A

（2）短延時(shí)的時(shí)間沒有明確要求

（3）在滿足動(dòng)作靈敏性前提下，應(yīng)盡量將Iset3.A值整定的大些，以免在故障電流很大時(shí)，A、B均瞬時(shí)動(dòng)作，破壞選擇性。

通過以上舉例，這種選擇與非選擇型斷路器的配合具有比較好的選擇性，但需要正確整定斷路器的各項(xiàng)參數(shù)。

1.3 選擇性斷路器與選擇性斷路器的級(jí)間配合

由于配電線路末端保護(hù)電器選用非選擇型斷路器極易實(shí)現(xiàn)過負(fù)荷、短路及接地故障保護(hù)功能，而選擇型斷路器價(jià)格高、主要用于配電線路首端和特別重要負(fù)荷的干線使用，所以此種形式在實(shí)際工程中很少使用，在此不再贅述。

2 實(shí)現(xiàn)上下級(jí)選擇性保護(hù)的方法

2.1 基于電流水平的選擇性

（1）通過從系統(tǒng)的末端到變壓器電源端的斷路器整定值的逐步梯級(jí)整定，可實(shí)現(xiàn)此方法。按照經(jīng)驗(yàn)（參考《施耐德設(shè)計(jì)指南數(shù)據(jù)》），若Iset1.C/Iset1.D>2，可以實(shí)現(xiàn)選擇性，見圖5。

（2）下級(jí)斷路器是限流型的。斷路器D的下游電路發(fā)生故障，受限制的峰值電流會(huì)引起D的電磁脫扣器動(dòng)作，但不足以引起斷路器C動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)選擇性。

（3）下級(jí)斷路器不是限流型的。這種情況下完全選擇性是不可能的，因Iset3.C=Iset3.D，兩個(gè)斷路器會(huì)同時(shí)動(dòng)作，這時(shí)為部分選擇性，且僅限制在上級(jí)斷路器的Iset2.C內(nèi)，見圖6。

2.2 基于時(shí)間的選擇性

在斷路器脫扣機(jī)構(gòu)中引入延時(shí)。即下級(jí)斷路器D的電流分?jǐn)鄷r(shí)間小于斷路器C的不脫扣時(shí)間，串聯(lián)的兩個(gè)斷路器C和D（有相同的電流通過）是可以實(shí)現(xiàn)選擇性的，見圖7。

短延時(shí)過電流脫扣器的整定電流，應(yīng)躲過短時(shí)間出現(xiàn)的負(fù)荷尖峰電流。塑殼斷路器延時(shí)時(shí)間為0.1s、0.2s、0.3s、0.4s，框架斷路器是0.1s、0.2s、0.4s、0.6s、0.8s、1.0s，根據(jù)需要確定動(dòng)作時(shí)間，上下級(jí)時(shí)間級(jí)差取0.1～0.2s。

2.3 區(qū)域選擇性聯(lián)鎖（又稱邏輯選擇性）

斷路器采用智能化脫扣器或控制單元，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，只有故障點(diǎn)的本級(jí)斷路器瞬時(shí)動(dòng)作，其他上級(jí)斷路器處于定時(shí)保護(hù)狀態(tài)，保證斷路器選擇性動(dòng)作，見圖8。

一般將用于數(shù)據(jù)交換的控制線把所有串聯(lián)的斷路器的智能化脫扣器連接起來，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，此控制線把每一級(jí)斷路器的定時(shí)指令傳輸給處于故障上級(jí)的斷路器，只有處于故障本級(jí)的斷路器收不到定時(shí)指令時(shí)，瞬時(shí)脫扣。

2.4 能量（動(dòng)態(tài)）聯(lián)鎖

能量選擇是利用上下級(jí)斷路器的I2t特性實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性。當(dāng)上下級(jí)斷路器檢測(cè)到大的短路電流時(shí)，同時(shí)打開觸頭，限制電流，使短路電流比預(yù)期的要小很多，在下級(jí)相對(duì)較大的電弧能量使本級(jí)動(dòng)作，在上級(jí)相對(duì)較小的電弧能量，保持不動(dòng)作，于此實(shí)現(xiàn)上下級(jí)選擇性。

3 結(jié) 語

合理設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)、恰當(dāng)選擇保護(hù)電器，正確整定保護(hù)電器的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間，才能保證有選擇性地切斷故障回路。

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