浅析低压配电系统保护的选择性和设备选择

摘要 由于电器制造技术的不断进步，断路器选择性保护技术的提高，各种选择性技术的推出，使得我们得以重新认识讨论这一课题。系统保护的选择形式是连续供电的重要保证，本文对实现系统选择性保护的条件，确定保护选择的方式以及正确选择断路器和负荷开关等问题进行了探讨。

主题词：配电系统、保护、设备、选择

一、配电系统选择性保护措施的背景

1.系统保护原有措施

为了避免断路器越级跳闸的现象，有的设计人员采用从变电所的低压配电盘直接配电至末端用电设备的方式供电，大大减少了配电级数，使两级断路器的瞬动保护整定值相差很大，从而保证了上下级瞬动保护的选择性。但是这种做法大大增加了配电回路数和电缆用量，相应地增加了整个工程的费用，显然是不合理的。还有的设计人员虽然也采用多级配电方式，但只在末端断路器上装有短路瞬动保护，而其他各级断路器都只有过载长延时和短路短延时保护，它靠短延时上下级的时间差来保证短路保护动作的选择性。这样做虽然可以避免断路器越级跳闸，但当断路器的出口处发生短路故障时，除末端断路器外，其他各级断路器均不能瞬时动作而只能延时动作。使断路器长时间承受短路电流产生的热效应，这也必然大大降低断路器的使用寿命。

2.系统保护选择性的现状

保护的选择性是配电系统质量的一个重要标准。现在如果看看工程的设计图纸，不难看到许多配电系统保护的选择性是不合格的。这是有其历史原因的。以前低压配电系统的保护电器，采用熔断器为主的时期系统保护选择性的设计是比较容易的。核算两级间的熔体额定电流比是否合格就可以了。以后，配电系统的保护电器广泛采用了断路器，由于客观条件的限制，当时我国断路器的制造水平有限，具有选择性的断路器品种很少。要满足保护选择性要求，只有靠有短路短延时保护的断路器。在这种情况下，全系统要实现选择性保护是很困难的。因此只好重点保证重要负荷的连续供电，实现部分环节的保护选择性。从低压配电设计规范及大众广为使用的低压配电各级间应选择性分户选择性就可以了。长期以来，大家习惯了这种模式。对配电系统的保护选择性问题未作深究。也无人要求必须保证系统的选择性。因此表现在配电系统设计图纸上保护选择性不合格就是自然的事了。

二.现代断路器与各型保护选择性技术

现代电器制造技术的发展，断路器不断更新，保护选择性技术不断改进，推出了各种保护选择性技术。

1. 准延时选择性

当上下两级均为断路器级联时，大的短路电流受到了下级限流型断路器的限流。实际的短路电流和持续时间大大地减小。上级断路器脱扣器检测到的电流比没有限流型下级断路器值小得多。将此实际的短路电流在上、下两断路器的时间/电流曲线上进行比较，相当于在两断路器之间具有一等效的短的时间差。使得下级断路器快速跳闸，而上级断路器保持闭合，上下级断路器之间达到保护选择性配合。此时间差随预期短路电流增大而大大减小。它不是人为有意设置的延时时间，这个时间称为准延时。

当上、下两级均采用限流型断路器时，由于上级断路器限流对下级断路器限流的增强作用，提高了下级断路器的分断能力。下级断路器的分断电流比其原所规定的分断电流要大。对于选择性来说，由于级联，提高了选择极限电流值，相应于增大了选择性的准延时，提高了保护选择性。

2.逻辑选择性

上下级断路器之间设置逻辑联锁。当下级断路器保护区发生故障，电流大于脱扣器整定值时，给上级断路器发出逻辑等待命令，使上级脱扣器延迟脱扣，而下级断路器立即脱扣跳闸，切除故障。当上级断路器保护区内发生故障时，不会接收到等待命令，断路器立即跳闸，迅速切除故障。这就可保证各级间保护的选择性。

3.能量选择性

若上、下级均采用普通断路器，当短路电流超过两断路器脱扣器的整定值时，断路器同时动作，保护无选择性。如果断路器设置了能反映短路电流能量(fR尚t)的脱扣器，而且下级断路器的额定电流小于上级断路器，启动下级断路器脱扣器所需的能量也小于上级断路器。因此在故障时两断路器都检测到短路电流，下级断路器限流非常快，上级断路器产生的能量使脱扣器动作所需的时间大于下级断路器，故下级断路器迅速先行跳闸，上级断路器保持闭合，两断路器的保护得到了配合。

4.\"自然的\"选择性

断路器间的保护选择性是比较复杂的。粗略地说，只要上级断路器的额定电流大于下级断路器2.5倍，断路器间就可获得完全选择性。即在下级断路器保护区发生故障短路的电流一直大到下级断路器的极限分断电流值的范围内。断路器都能有选择性的切除故障，这就保证了完全选择性。这好像与在采用熔断器保护的配电系统内，只要上下级熔体电流的比值大于某值，就可获得选择性是相似的。所以说这是一种简单的\"自然的\"选择性概念。只要考虑满足电流配合的要求，而不需再依赖人为故意的在脱扣器上另加延时时间或采取逻辑联锁等其他措施来保证选择性。

但是，在具体设计配电系统时，仍要进行一些核算选择性工作，要根据脱扣器的类型与其所在的位置核算断路器脱扣器的整定电流值。

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