低壓配電系統過電流保護技術的探討

王亞斌

【摘 要】低壓斷路器作為低壓配電系統中最重要的控制與保護元件，主要承擔著低壓配電系統中過電流保護以及其它各類故障保護。針對目前低壓配電系統中經常采用的過電流保護方式，本文對其不足之處和相應的發展趨勢進行了探討。

【關鍵詞】保護；過電流；全電流；區域選擇性聯鎖

【Abstract】The low voltage circuit breaker， the most important control and protection component in low-voltage distribution system， mainly undertakes the over current protection and other kinds of emergency protections. Regarding normally used over current protection mode in the existing low-voltage distribution system， this paper mainly discussed about its disadvantages and corresponding development trend.

【Key words】Protection； Over current； Total current； Zone-selective interlocking （ZSI）

1 低壓配電系統過電流保護現狀

為了保證工廠供電系統的安全穩定運行，避免短路和過負荷產生的過電流對系統的影響，工廠供電系統中常采用熔斷器保護、低壓斷路器保護和繼電保護三種過電流保護裝置[1]。

低壓斷路器是低壓電器中結構最復雜，技術含量和經濟價值最高，在低壓配電系統中最重要的控制和保護元件，主要承擔低壓配電系統中過電流保護和其它各類故障保護。品種主要有ACB（框架斷路器，又稱萬能斷路器）、MCCB（塑殼斷路器）、MCB（小型斷路器）等[2]。

目前低壓斷路器的相關性能基本能夠滿足低壓配電系統的故障保護要求。但是，對于配電系統過電流保護而言，目前采用的保護方式還有待完善。主要存在以下問題：

（1）終端配電系統沒有實現限流選擇性保護。目前，低壓配電系統終端過電流保護用斷路器均為限流瞬動型。其速斷和過電流脫扣器動作的電流值均不能調整。因此，其終端配電系統基本沒有限流選擇性保護。

（2）沒有實現全電流、全范圍選擇性保護。目前，低壓斷路器的選擇性保護仍局限在短延時電流以下范圍。當故障電流很大，達到上級和下級的瞬動電流時，往往造成上、下級斷路器同時跳閘，甚至越級跳閘，造成不必要的損失。根據IEC 60898標準，大于上級斷路器最小脫扣電流區域內的選擇性必須經過試驗驗證。如圖1所示。

（3）低壓配電系統實現選擇性保護時間較長，配電系統運行可靠性難以保證。目前系統短路時選擇性保護通過短延時實現，短延時時間一般為0.2S～0.4S。對于多級供電，特別是三級供電，其主開關短延時的時間可達0.6S～1.2S。因此，對于低壓電器、電氣成套裝置及其系統動、熱穩定性要求較高。

2 低壓配電系統過電流保護新技術

決定一個供配電系統運行的安全性和可靠性，決不能單單依靠某一個電氣元件的性能，要全部電氣元件協同配合才能達到要求。

開關電氣元件的最佳協同工作方式是要具有選擇性保護，即負載側的保護電器實現保護而不引起上一級保護電器動作。

過電流保護新技術所要達到的目標是：①實現配電系統全電流、全范圍選擇性保護；②能夠在極短的時間內實現選擇性保護，整個系統的選擇性保護時間可以從原來的1.2S縮短至0.2S。

為了實現上述目標，我們選取使用的新一代低壓斷路器應達到以下要求：①ACB（框架斷路器）能夠實現全電流、全范圍選擇性保護；②MCCB（塑殼斷路器）應具有限流選擇性保護功能；③MCB（小型斷路器）具有短延時保護功能；④SMCB（帶選擇性保護小型斷路器）具有全選擇性保護功能：當短路電流發生時，上級斷路器（即SMCB）的主電路觸頭產生短暫分離以達到限流目的，在保護脫扣器尚未動作的情況下，下級斷路器MCB已“確保”分斷短路電流，SMCB的觸頭再次接通。SMCB的典型應用見圖2；⑤ACB（框架斷路器）、MCCB（塑殼斷路器）具有區域選擇性聯鎖功能：ACB、MCCB一般采用智能化脫扣器或控制單元，當發生過流或短路故障時，只有緊靠故障點直接上方的斷路器處于瞬時保護狀態，其他所有的上級斷路器將會處于定時保護狀態，鎖定瞬動，進入延時，從而保證斷路器進行選擇性動作。當采用智能化脫扣器時，常常用一根引導線將同一回路中所有串聯起來的保護裝置連接起來。當檢測到回路中某一點有故障時，此引導線就會將斷路器相應的定時指令馬上傳輸給處于故障點直接上方的所有上級的斷路器。這樣就只有處于故障點直接上方的斷路器接收不到定時指令，才瞬時脫扣，其工作原理如圖3所示[3]。

3 低壓配電系統過電流保護新技術被采用后達到的效果

我們采用過電流保護新技術后將會達到如下效果：①能夠從根本上避免低壓配電系統產生越級跳閘以及故障點直接上方的斷路器正常分斷后，其上級斷路器同時分斷的現象。從而將配電系統發生的短路故障限制在最小范圍內，大大提高配電系統供電的可靠性；②能夠大大縮短整個系統實現選擇性保護的時間，降低對電器設備動、熱穩定性的要求，有利于電器設備的節材、節能和產品小型化。

【參考文獻】

[1]劉介才.工廠供電[M].4版.北京：機械工業出版社，2009：197.

[2]賀湘琰.電器學[M].2版.北京：機械工業出版社，2007：158.

[3]王成多，等.區域聯鎖選擇性保護裝置的原理與應用[J].上海電器技術，2006（4）：53-56.

[責任編輯：湯靜]