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低压配电线保护的选择性问题

  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:

  ①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1.2~1.3 倍,其延时时间不宜小于0.3~0.4s。

  ②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:

 

  ①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。

  ②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。

  ③这种断路器壳架额定电流能达到63~400A范围,分断能力达到15~30kA 左右,能满足一般配电线路的大多数需要。

  ④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1.5~2.0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,开始迈出了成功的第一步。期望继续努力,为低压保护电器的新发展,提供更先进的新型产品,为低压配电系统更可靠的供电作出新贡献。

本文章由 正泰电器 于2010年06月23日发布在产品选型分类下,
转载请注明:低压配电线保护的选择性问题-深圳市南方正泰电气技术有限公司

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