龍廣海

[摘要]闡述低壓配電系統(tǒng)中，配電級數(shù)和保護級數(shù)的概念。在滿足規(guī)范要求時，應(yīng)盡量減少配電級數(shù)，對于不同性質(zhì)的負荷，保護的選擇性也應(yīng)該有區(qū)別，不能盲目無條件地去實現(xiàn)選擇性一增加不必要的投資浪費，更不能在對重要負荷的供電中不考慮選擇性，降低其供電可靠性。

[關(guān)鍵詞]配電級數(shù)保護級數(shù)選擇性

中圖分類號：TM1文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1571-7597(2009)0620017-01

一、引言

相關(guān)規(guī)范規(guī)定，在低壓(交流、工頻1000V以下)配電設(shè)計中，從變壓器低壓側(cè)至用電設(shè)備的配電級數(shù)一般不超過三級，對于重要的負荷，上下級保護電器的動作應(yīng)具有選擇性。在實際工程的設(shè)計中，由于對配電級數(shù)及保護級數(shù)的理解不到位，導(dǎo)致了配電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟上不合理的情況時有發(fā)生。根據(jù)筆者對相關(guān)規(guī)范的理解和執(zhí)行情況，對一般低壓配電系統(tǒng)的配電分級及保護分級作簡單論述，并對保護電器選擇性的設(shè)置情況作簡單分析。

二、配電級數(shù)和保護極數(shù)的理解

有觀點認為，設(shè)置帶保護功能開關(guān)電器的部位既會產(chǎn)生一個配電級，如圖中回路一所示為五個配電級(其認為變壓器低壓側(cè)配電柜為一配電級，IOF1是對變壓器的保護，對線路僅為后備保護，1QF1下口的母線短而且是成套安裝，產(chǎn)生故障的幾率很小，不計入配電級數(shù))，若2QFI及30F1采用隔離開關(guān)，整個配電系統(tǒng)就是三級配電。持此觀點的設(shè)計人，為了使配電級數(shù)不大于三級，每一個下級配電箱(2AP，3AP)進線電源處采--用隔離開關(guān)，此種做法對于放射式配電沒有問題，但在樹干式配電中(如圖中回路)，若受電箱4AP的進線開關(guān)4QFl也采用隔離開關(guān)(其根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054-95第4.5.2條：保護電器可裝設(shè)于與電源的連接線路短于3米的地方)，是一種錯誤的做法：一是因為當(dāng)配電線路給一、二級負荷供電時，4kl點故障但4QF2拒動而4QFI動作時，與《低壓配電設(shè)計規(guī)范》第4，2，4條不符：越級切斷電路不致引起故障線路以外的一、二級負荷的供電中斷：二是因為與《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJl6—2008}g7，1_4條不符：對于樹干式供電系統(tǒng)的配電回路，各受電端均應(yīng)裝設(shè)帶保護的開關(guān)電器。實際上，產(chǎn)生了電能分配才會產(chǎn)生配電級數(shù)，在圖中從變壓器低壓側(cè)，放射式及樹干式供電均只產(chǎn)生了三次電能分配：第一級為變壓器低壓側(cè)lAP箱，第二級為2AP箱，第三級為3AP箱；需要指出的是在樹干式配電中，第二級配電出現(xiàn)在樹干分支處，因此回路一和回路二都為三個配電級數(shù)。不管2QFl、3QFl采用斷路器、熔斷器還是隔離開關(guān)都不會改變配電級數(shù)，只會對線路故障保護的可靠性有影響。

有觀點認為，裝設(shè)了帶保護功能開關(guān)電器的部位即是一個保護級，一條配電線路串聯(lián)多少個保護電器就有多少級保護。圖所示為五個保護級。持此觀點的設(shè)計人，當(dāng)系統(tǒng)給一、二級負荷供電時，為了使每一保護級之間具有選擇性，即30F1與2QF2、2QFl與1QF21之間都設(shè)計為具有選擇性，造成配電系統(tǒng)的極大浪費。有設(shè)計人為了避免浪費。就把配電箱的進線開關(guān)20F1和30F1設(shè)置成隔離開關(guān)，以減少保護級，從而規(guī)避保護級間的選擇性。實際上，這種處理方法存在一種矛盾，既然2QFI和30Ft設(shè)置成隔離開關(guān)就可以不與10F21和20F2選擇性配合，為什么20F1和30F1設(shè)置成帶保護功能的電器時就應(yīng)該與10F21和2QF2選擇性配合呢?筆者認為，保護級數(shù)的確定應(yīng)該按設(shè)置的帶保護的開關(guān)電器的保護范圍來確定，若切斷保護電器所造成切斷電源范圍相同，則這些保護電器均可視為一個保護級，如圖lQF2和20F1為一個保護級，其斷開，2AP和3AP均會失電。因此上圖二個回路都有四個保護級數(shù)。保護與配電之間是有關(guān)聯(lián)的，存在電能分配的部位肯定會設(shè)置保護，但有保護的部位不一定就會存在電能分配。

三、保護級之間選擇性柏理解

保護的選擇性是指協(xié)調(diào)具有保護功能的電器，當(dāng)系統(tǒng)任意點故障后可以被位于緊靠故障點的上一級保護電器消除，而且只能由其單獨來消除，從而保證其它回路的工作連續(xù)性。選擇性保護對于所有故障電流(即無論是過負荷、接地故障還是短路等任何一種故障)都能實現(xiàn)選擇性保護時為完全選擇性：當(dāng)僅在一定故障電流范圍內(nèi)實現(xiàn)選擇性保護時為部分選擇性。對于重要負荷，其供電線路上、下級保護電器的選擇性，可保證故障時不致越級切斷線路而引起非故障線路的設(shè)備中斷供電，這對設(shè)備的供電可靠性是很重要的。對保護分級有充分的理解，有助于合理設(shè)置上、下級保護電器的選擇性。規(guī)范只規(guī)定了對于重要負荷需要有選擇性，但對重要負荷沒有說明和列舉，對于是完全選擇還是部分選擇也無具體要求。根據(jù)筆者對相關(guān)規(guī)范的理解，重要負荷為一級負荷、二級負荷及消防負荷；對于一級負荷及消防負荷，須做到完全選擇，對于二級負荷，部分選擇既可。

以上圖回路一為例，系統(tǒng)對一、二級負荷供電。30F1與30F2應(yīng)具有保護選擇性，即當(dāng)3kl點故障時，應(yīng)為30F2動作，而不應(yīng)越級跳開3QFI；2QFI與20F2應(yīng)具有保護選擇性，即當(dāng)3k2點故障時，應(yīng)為30Ft或2QF2動作，而不應(yīng)越級跳開20F1。若對保護級數(shù)理解不當(dāng)，會把30F1與20F2視為不同的保護級，也把兩個保護點設(shè)計為具有選擇性，這就會造成20F2的開關(guān)整定值比30F1大，其出線電纜也會相應(yīng)增大，導(dǎo)致系統(tǒng)的浪費。若2AP箱與3AP箱相距較遠時，為了管理方便，在條件許可時，可使其具有部分選擇性。

四、保護之間選擇的實現(xiàn)

實現(xiàn)選擇性的方式有兩種：能量(電流)和時間。能量的選擇性使故障線路快速分斷，通過時間選擇性實現(xiàn)上、下級間的完全配合。常用保護電器的級間選擇性配合通常有如下幾種情況：

1上級為熔斷器。當(dāng)下級也為熔斷器時，上級熔斷體電流大于下級熔體電流的1.6倍。即能實現(xiàn)選擇性。當(dāng)下級為斷路器時。當(dāng)斷路器的長延時特性與熔斷器的過電流反時限特性不相交，且熔斷體的額定電流值比斷路器的長延時整定電流值大一級時，即能滿足過負荷時的選擇性；熔斷器在預(yù)期短路電流的熔斷時間比斷路器瞬時脫扣器的動作時間大于0.1s以上時，則能滿足短路時的選擇性。

2上級為兩段式保護斷路器(非選擇性斷路器)。當(dāng)下級為熔斷器時，熔斷器的過電流反時限特性與斷路器的長延時特性不相交，且斷路器的長延時整定電流值比熔斷體的額定電流值大一級時，即能滿足過負荷時的選擇性：故障電流小于斷路器的瞬時脫扣器整定電流時。下級熔斷器會先熔斷，具有部分選擇性，故障電流大于斷路器的瞬時脫扣器整定電流時，會無選擇性地動作。當(dāng)下級也為兩段式保護斷路器，過負荷選擇性配合比較容易(長延時整定電流值差一級或以上一般都能滿足選擇性要求)，但短路時，僅當(dāng)故障電流介于上下兩級斷路瞬時脫扣器整定電流之同時，才具有選擇性。

3上級為三段式保護斷路器(選擇性斷路器)。當(dāng)下級為熔斷器時，當(dāng)熔斷器的過電流反時限特性與斷路器的長延時特性不相交，且斷路器的長延時整定電流值比熔斷體的額定電流值大一級時，即能滿足過負荷時的選擇性；短路的情況下，合理地設(shè)定斷路器的短延時脫扣器整定電流值(在滿足接地靈敏度要求時宜整定大些)和延時動作時間(應(yīng)整定長一些，0.4～0.8s)，一般能實現(xiàn)選擇性，瞬時脫扣器整定電流在滿足動作靈敏度的前提下盡量大，以免破壞了選擇性。當(dāng)下級為二段式保護斷路器時，若正確地整定各項參數(shù)，這是一種較為理想的選擇性配合；過負荷的選擇性配合比較容易；短路時，上級斷路器的短延時脫扣器整定電流值大于下級斷路器的瞬時脫扣器整定電流值，則具有選擇性，上級斷路器的瞬時脫扣器整定電流值在滿足動作靈敏度的前提下盡量大，以免破壞了選擇性。

設(shè)計低壓配電系統(tǒng)時，要準備地計算故障電流，恰當(dāng)?shù)剡x擇保護電器，正確整定保護電器的動作電流和動作時間，才能保證有選擇性地切斷故障線路。隨著電子技術(shù)運用的深入。配置智能脫扣器的斷路器在建筑工程中逐漸推廣和使用。智能脫扣器在過載長延時、短路短延時、短路瞬時、接地故障的動作電流值和動作時間都在一定范圍內(nèi)可調(diào)，這給上、下級保護的選擇性實現(xiàn)提供了很大的技術(shù)便利。建議在選擇配電系統(tǒng)的開關(guān)電器時，盡量選擇一個廠家一個系列的產(chǎn)品，在實現(xiàn)選擇性設(shè)計時，有更具體的數(shù)據(jù)可供參考，其保護電器的級間選擇性配合情況，可參照產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)去實施。

五、結(jié)束語

低壓配電線路發(fā)生故障時，既要保證可靠地分斷故障線路，又要盡可能地縮小斷電范圍，減少不必要的停電，即要有選擇性地分斷保護電器。正確理解低壓配電的配電級數(shù)、保護級數(shù)及級間選擇性，對實現(xiàn)簡單、可靠、穩(wěn)定的低壓配電系統(tǒng)有重要作用。文中觀點難免有疏漏和不當(dāng)之處，請同行斧正。