有关配电线路保护的

【摘 要】文章从配电线路保护的选择性和灵敏度的角度论述了低压保护电器的选择,并着重阐述了低压保护电器的选择性配合对配电线路保护的重要意义.

【关 键 词】断路器；熔断器；选择性；灵敏度

配电线路保护涉及用电安全和用电可靠性两方面的问题,是整个配电设计的核心.配电线路保护设计错误,将直接导致电气设备运行过程中发生火灾或触电事故,危及人身安全.《低压配电设计规范》（GB50054-95,以下简称规范）对此有专门的章节论述.

1.配电线路保护的选择性

1.1配电线路对保护电器的要求

配电线路通常有树干式和放射式两类,还有两者的混合系统.低压保护电器按在配电线路中的安装位置和重要性分为：低压主开关柜内保护电器、一般配电开关柜内保护电器和终端配电箱内保护电器.配电线路对各级低压保护电器的要求如下.

（1）低压主开关柜内保护电器

低压主开关柜内保护电器应把供电的可靠性放在首要位置,以确保连续供电.由于低压保护电器接近电力变压器,主配出母线的容量特别大,因此要求它既应与电力变压器一次侧的高压熔断器的保护特性配合,又应与下级保护电器尽可能实现全选择性保护配合.

（2）一般配电开关柜内保护电器

配电柜中低压保护电器主要任务是尽快切断和限制短路电流及在系统设备和线路上产生的机械应力和热应力,尽快隔离出故障的馈线和设备,保证非故障线路持续供电.

1.2低压保护电器级间选择性配合技术

只有根据低压配电保护电器的特性,恰当地选择保护电器,正确整定保护电器的额定电流、动作电流和动作时间,才能实现低压保护电器级间的选择性配合,保证线路出现故障时尽可能缩小停电范围.

（1）上下级均为熔断器的选择性配合

熔断器之间的选择性在国标GB13539.1-2002中已有规定,也就是说,产品本身已经给予了保证.

（2）上级为熔断器,下级为非选择型断路器的选择性配合

由于熔断器的反时限特性和断路器的长延时脱扣器的反时限特性能较好配合,在整定电流值合理的条件下,具有良好的选择性动作,条件是熔断体的额定电流Ir比断路器长延时脱扣器的整定电流Izd1配合比应大于3.当故障电流超过断路器的瞬时脱扣器整定电流Izd3（通常整定为Izd1的6～10倍）时,则下级瞬时脱扣,而上级熔断器不会熔断.

（3）上级为非选择型断路器,下级为熔断器的选择性配合

当故障电流大于非选择型断路器的Izd3时,则上级断路器瞬时脱扣,因此,只有当故障电流小于Izd3时,下级熔断器才先熔断,具有部分选择性,整体来说没有选择性,这种方案不可取.

（4）上级为选择型断路器,下级为熔断器的选择性配合

由于上级断路器具有短延时功能,一般能实现选择性动作,但必须整定正确,不仅短延时脱扣整定电流Izd2及延时时间要合适,还要正确整定Izd3.确定这些参数的原则是：

①熔断器Ir不宜太大；

②断路器Izd2值不宜太小,在满足《规范》要求Id≥1.3Izd2的前提下宜整定大些；

③短延时时间应整定长一些,如0.4～0.8s；

④Izd3在满足动作灵敏度条件下尽量整定大一些,以免破坏选择性；

⑤当短延时脱扣器的延时不大于0.5s时,断路器Izd2不宜小于下级熔断器Ir的12倍.

（5）上级为选择型断路器,下级为断路器的选择性配合

此时只要正确整定各项参数,一般可获得较好的选择性.上下级断路器选择性配合一般应考虑以下原则：

①上级断路器的短延时动作时间至少比下级断路器的短延时动作时间长0.1s；

②上级断路器Izd2值不小于下级断路器Izd3值的1.2倍；

③上级断路器Izd3值不小于下级断路器出线端三相短路电流的1.1～1.2倍；

④上级断路器Izd1值不小于下级断路器Izd1值的1.3倍.

（6）上级为带接地故障保护的断路器的选择性配合

①用零序电流保护方式：零序保护整定电流Izd0一般为Izd1的30%～60%,与下级熔断器和断路器很难有选择性.只有后者的额定电流很小时才有可能.

②剩余电流保护方式：这种方式的整定电流更小,在发生接地故障时,只能要求和下级漏电保护器之间具有良好的选择性,和下级熔断器、断路器之间没有选择性.这种方式多用于安全防护要求高的场所,并应在末端电路装设漏电保护器,以避免非选择性切断电路.工程中上级断路器剩余电流动作保护装置整定值应大于下级断路器剩余电流动作保护装置整定值3倍,动作时限应有100ms以上的级差.对为了防止接地故障引起电气火灾而设置的漏电保护器,其整定电流应小于0.5A并且在0.4s以上延时动作.

2.低压保护电器的灵敏度

2.1熔断器的灵敏度

①配电线路或供给固定式电气设备用电的末端线路不宜大于5s；

②供电给手握式电气设备和移动式电气设备的末端线路或插座回路,不应大于0.4s.

2.2提高保护电器灵敏度的措施

①保护电器的额定电流或整定电流值在大于线路计算电流（或要求的倍数）和能躲过短时过载电流的条件下尽量选小.

②尽量加大线路的ld（1）min值,即降低线路的相线和中性线回路的阻抗,在设计中合理确定PEN线或PE线的截面和位置.③采用低压断路器时选用带短延时保护的低压断路器.

④若带短延时保护的低压断路器灵敏度不能满足《规范》要求时,应采用零序电流保护或剩余电流动作保护.

3.线路保护的选择性与保护电器的灵敏度之间的关系

确保低压保护电器动作的选择性和提高保护电器的灵敏度是有矛盾的.在设计过程中只有正确整定参数,才可能做到两者兼顾.而对于最末一级线路的保护,在符合其它条件下选择性应尽量选低些以利于提高灵敏度,同时也有利于上级保护的选择性.若考虑技术经济的合理性出现了难以两者兼顾的情况,则应权衡利弊,有所取舍.不大而对供电可靠性有较高要求的场所,则应着重考虑线路保护的选择性.

4.低压保护电器选型方案

4.1低压保护电器应用现状

在新建的民用建筑和工业装置中,已很少使用熔断器作为低压保护电器.目前熔断器主要应用在一些旧的生产装置和较早的住宅小区中.低压断路器由于可以遥控合闸,可以带负载断开,具有多种保护功能而得到广泛的应用.

4.2配电线路故障特点

根据《规范》要求,配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护.对于配电线路来说,主要故障为接地故障,约占所有配电线路故障的80%～90%.而短路和接地故障发生在末端回路多,大约占至90%以上,特别是插座回路更是如此,因为插头、插座和移动电器及其导线和接头等较容易出现故障.

4.3低压保护电器选择

根据配电线路的故障特点和低压保护电器级间选择性的配合情况,依照“技术先进,经济合理”的原则,对保护电器的选型方案建议如下：

①低压主开关柜内保护电器应选用选择型断路器.

②对于一般设备,一般配电柜内保护电器宜选用熔断器,因为熔断器限流特性好,便宜,易满足选择性要求.但供电用电设备不多,且偶然停电影响不太大时,也可选用非选择型断路器.

③终端配电箱内保护电器通常选用非选择型断路器或漏电断路器,以提高保护电器灵敏度.

④对于重要设备,各级均宜选用智能型断路器并采用ZSI技术确保级间选择性的配合,提高供电可靠性.

5.结语

目前在各类工业装置与民用建筑设计中各级保护电器大多采用断路器,而各级保护电器选择性配合问题和灵敏度要求却经常被忽视,导致配电线路可靠性和安全性均大打折扣.