低压配电线保护的选择性问题.doc

低压配电线保护的选择性问题中国航空工业规划设计研究院 任元会摘要：本文叙述了低压配电设计规范对保护和保护选择性要求，论证了低压保护电器的选型和整定，指出了当前设计中存在的问题，提出了解决方案，对简易、经济的有选择性的断路器提出了期望。关键词：低压配电线路保护 选择性动作 断路器 选择型断路器 非选择型断路器1 设计依据低压配电线路保护依据国家标准GB50054-95低压配电设计规范，该规范规定了电路几种故障时的保护要求，设计师的任务是合理选择保护电器的类型，正确整定其技术参数。现在正进行该规范的修订，本文将按GB50054-95 版本，并结合正在修订的内容叙述。低压保护电器主要使用低压断路器和低压熔断器两类；断路器从选择性分类，则有“非选择型断路器”（具有反时限和瞬时动作两个过电流脱扣器）和“选择型断路器”（另外还具有短延时定时限过电流脱扣器）两类，从名称就知道他们的选择特性很不相同。2 低压配电线路保护要求2.1 电路故障时能自动切断故障回路电路故障包括以下三类：（1）短路故障：依靠保护电器自动切断。（2）过负载：依靠保护电器自动切断或发出报警。以上两类均属过电流保护，目的是防止导体过热，在达到规定的允许最终温度之前切断，以防止导线（电缆）损坏，甚至引起火灾。（3）接地故障保护：依靠保护电器在规定的时间内切断，除防止电线过热外，更主要是作间接接触电击防护。必须指出的是，间接接触电击防护有多种方式，自动切断电源不是惟一的方式，但是却是最常用的方式。2.2 要有选择性切断电路故障时，要求靠近故障点的保护电器动作，而以上各级保护电器不应动作，以保证非故障电路的连续供电，最大限度缩小停电范围。2.3 正常运行和设备正常起动中保护电器不动作这是常规要求，在GB50055-93常用用电设备设计规范中有规定。3 保护电器的选型和整定必须处理两对矛盾（1）设备起动时保护电器不动作与故障时一定要动作的矛盾：前者决定了保护电器的整定电流（即熔断器的熔体额定电流，或断路器的瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流）不能太小，特别是较大功率、直接起动的笼式电动机；而后者则决定了该值不能太大，特别是离配电变压器距离较远的线路，矛盾将会突显。（2）故障（主要是接地故障）时保护电器要在规定时间内切断和上级保护要有选择性切断。前者要求切断时间要比较快，而后者则要求不能太快，要有等待下级保护电器动作的必要延时；通常是采用反时限保护特性（即熔断器）或上级有短延时脱扣器（即选择型断路器）的电器。4 保护电器的选择性动作是保证连续供电的重要因素4.1 连续供电要求（1）现代社会发展对连续供电要求高，如重要的、安全防护要求高的生产流程和装置，交通枢纽（民航、铁路场站），供电、供水、供气和通信、信息中心、计算机中心、金融中心及重要比赛的体育场馆等，对连续供电要求很高，高级酒店、办公楼和住宅对供电要求也越来越高，因此，在配电设计中必须充分考虑。（2）影响连续供电的因素很多，如电网供电的保证，变配电设备的故障几率，自然气象条件（雷击、风灾、冰雪等）的影响，机械外力对线路的损坏等，这是难以完全避免的，甚至是不可抗拒的。而保护电器的非选择性动作、造成的断电，却是从配电设计的合理性能够避免，或得到大大改善。4.2 保护电器的选型和参数整定为了保证上下级保护电器有选择性动作、应采用下列选型：（1）选用熔断器：用符合国家标准GB13539.1的熔断器，其反时限动作特性能很好地保证上下级之间有选择性动作。（2）上级选用带有短延时过电流脱扣器的选择型断路器，只要合理整定短延时脱扣器的额定电流和延时时间，就能保证其选择性。4.3 当前配电设计存在的主要问题（1）选用高级非选择型断路器，是普遍存在的设计不合理因素，当末端发生较大的故障电流时，可能导致一级或多级断路器非选择性切断，这是急待解决的问题。（2）过多地选用了选择型断路器，甚至仅有几十或百多安培电流的线路，也使用了价格很贵的选择型断路器。（3）选用了选择型断路器，但其参数整定不正确，如上级短延时过电流脱扣器额定电流太小，甚至小于下级断路器之瞬时过电流脱扣器额定电流，或上级瞬时过电流脱扣器额定电流太小，都可能破坏选择性动作。4.4 解决方案（1）电流较大的馈线首端应选用选择型断路器，其整定要求如下：短延时过电流脱扣器电流Iset2不应小于下级最大的断路器的短延时或瞬时过电流脱扣器电流之1.21.3 倍，其延时时间不宜小于0.30.4s。瞬时过电流脱扣器电流宜尽量选大。（2）中间级保护电器宜采用使用安全、分断能力高、选择性好和维护简单方便的熔断器，上下级的熔体电流比不小于其过电流选择比，即1.6：1。（3）末端回路的保护电器没有选择性要求，可采用非选择型断路器或熔断器，但应满足接地故障能按规定时间内切断之要求。（4）研究开发断路器新品种，具有选择性特点，期望能达到下列要求：对普通断路器的瞬时过电流脱扣器进行改造，将瞬时脱扣改变为具有毫秒级的延时特性。如可能，最好能具有两级选择性延时，上下级脱扣器额定电流比最好能达到不大于1.6：1，最多不应2：1。这种断路器壳架额定电流能达到63400A范围，分断能力达到1530kA 左右，能满足一般配电线路的大多数需要。希望能做到物美价廉，便于推广应用，如果能达到和同容量非选择型断路器的价格的1.52.0倍左右，电气设计师和用户是可以接受的。可喜的是，现在已经有这类产品在研制开发之中，如上海电器科学研究所、法泰电器（江苏）股份有限公司、上海电器陶瓷厂有限公司已推出这类新产品，开始迈出了成功的