陳志萍

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

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

引 言

《低壓配電設(shè)計規(guī)范》CB500054-2011第6.1.2條：“配電線路裝設(shè)的上下級保護電器，其動作特性應(yīng)具有選擇性，且各級之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合。非重要負荷的保護電器，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，直接帶動低壓系統(tǒng)中上下級保護電器之間的選擇、配合特性不斷改善。例如熔斷器，上下級的熔體額定電流比只要滿足1.6：1即可保證上下級保護電器的過負荷保護選擇性。但由于斷路器發(fā)展迅速，在實際設(shè)計中大量采用，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，無額定短時耐受電流，一般采用普通熱磁脫扣器，其特性曲線如圖1。具有反時限特性的長延時脫扣器和瞬時過電流脫扣器兩段保護動能，分別作為過負荷和短路保護。B型為選擇型斷路器，其脫扣器有人為短延時，有額定短時耐受電流，一般采用電子脫扣器，其特性曲線如圖2。具有多種保護功能，有長延時、瞬時、短延時和接地故障保護，分別實現(xiàn)過負荷、短路延時、短路電流瞬動及接地故障保護。

其中：Iset1：過負荷（熱或長延時）繼電器脫扣電流整定值；

Iset2：短路（電磁或短延時）繼電器脫扣電流整定值；

Iset3：短路瞬時繼電器脫扣電流整定值；

Icu：分斷能力。

1 首先按斷路器使用類別的不同來分析其上下級配合的選擇性

1.1 非選擇型斷路器與非選擇型斷路器的級間配合

舉例如下A：上級斷路器B：下級斷路器，參數(shù)如圖3。

當(dāng)圖中D點發(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均不能瞬時動作，不符合保護靈敏性要求；當(dāng)1600A2500A時，A、B均動作，無選擇性。

通過以上舉例，可以知道這種上下級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間配合

舉例如下：參數(shù)如圖4。

其中上級斷路器A的Iset1.A應(yīng)根據(jù)計算電流確定，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)，考慮脫扣器動作誤差的需要）。若Iset2.A

（2）短延時的時間沒有明確要求

（3）在滿足動作靈敏性前提下，應(yīng)盡量將Iset3.A值整定的大些，以免在故障電流很大時，A、B均瞬時動作，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參數(shù)。

1.3 選擇性斷路器與選擇性斷路器的級間配合

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

2 實現(xiàn)上下級選擇性保護的方法

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整定，可實現(xiàn)此方法。按照經(jīng)驗（參考《施耐德設(shè)計指南數(shù)據(jù)》），若Iset1.C/Iset1.D>2，可以實現(xiàn)選擇性，見圖5。

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

（3）下級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，兩個斷路器會同時動作，這時為部分選擇性，且僅限制在上級斷路器的Iset2.C內(nèi)，見圖6。

2.2 基于時間的選擇性

在斷路器脫扣機構(gòu)中引入延時。即下級斷路器D的電流分斷時間小于斷路器C的不脫扣時間，串聯(lián)的兩個斷路器C和D（有相同的電流通過）是可以實現(xiàn)選擇性的，見圖7。

短延時過電流脫扣器的整定電流，應(yīng)躲過短時間出現(xiàn)的負荷尖峰電流。塑殼斷路器延時時間為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)需要確定動作時間，上下級時間級差取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，只有故障點的本級斷路器瞬時動作，其他上級斷路器處于定時保護狀態(tài)，保證斷路器選擇性動作，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，此控制線把每一級斷路器的定時指令傳輸給處于故障上級的斷路器，只有處于故障本級的斷路器收不到定時指令時，瞬時脫扣。

2.4 能量（動態(tài)）聯(lián)鎖

能量選擇是利用上下級斷路器的I2t特性實現(xiàn)保護的選擇性。當(dāng)上下級斷路器檢測到大的短路電流時，同時打開觸頭，限制電流，使短路電流比預(yù)期的要小很多，在下級相對較大的電弧能量使本級動作，在上級相對較小的電弧能量，保持不動作，于此實現(xiàn)上下級選擇性。

3 結(jié) 語

合理設(shè)計低壓配電系統(tǒng)、恰當(dāng)選擇保護電器，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回路。

參考文獻

[1]中國機械工業(yè)聯(lián)合會，主編.GB50054-2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[2]中國建筑東北設(shè)計研究院，主編.JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院，主編.《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4]法國施耐德電氣有限公司，編制.《電氣裝置應(yīng)用（設(shè)計）指南》（第二版）[M]北京：中國電力出版社，2008.

[5]駱建，肖冰.低壓斷路器電流參數(shù)選擇的四要素《建筑電氣》[J].四川建筑電氣雜志社2007.7.