探究低壓配電開關(guān)柜斷路器保護功能設(shè)置及聯(lián)鎖控制

王德發(fā)

摘要：本文介紹了低壓配電系統(tǒng)中的主進、饋線斷路器保護功能配置，并對主進斷路器與母聯(lián)斷路器的聯(lián)鎖控制配置和備用電電源與應(yīng)急電源，做出分析及建議。

關(guān)鍵詞：供配電系統(tǒng);斷路器;配保護;聯(lián)鎖控制;備用電源與應(yīng)急電源

引言

在建筑工程項目中，低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計，目前有種追求“時尚”的現(xiàn)象，認為配電保護低壓斷路器均設(shè)置過載長延時和短路短延時、短路瞬時脫扣器三階段保護就是好，這是不合理的，缺乏因地制宜，缺乏針對性。所以正確的做法，應(yīng)當(dāng)結(jié)合項目的具體情況，應(yīng)該有所選擇，區(qū)別對待，舉例說明如下：

一.對低壓主進斷路器，只設(shè)置過載長延時，短路短延時保護，不設(shè)短路瞬動保護，無電能管理監(jiān)控系統(tǒng)不設(shè)短路瞬動保護的整定值，主要考慮與下級饋線斷路器的選擇性配合。

上海某購物中心項目低壓配電系統(tǒng)，設(shè)主變壓器及斷路器型號參數(shù)為：

主變?nèi)萘繛?250KVA，工作電流Ib=1804A， Ik3=30A， Id=15A，? 即：選用斷路器額定電流In=2500A。

1.過載長延時，取Ir=Ib，Ir=（0.7～0.8）In=1750～2000A，取Ir=2000A。

時限取tr=16s，時限選取范圍（0.5～24s）。

2.短路短延時，Isd=（4～6）Ir=8000～12000A，取Isd==5In=5x2000A=10kA。

1.3Isd≤Id，時限tsd=tsd下級+△t，取tsd=0.4s，（低壓短延時級差△t為0.2s）。

3.短路瞬動保護，主變處Ii可以不設(shè)。

Ii可取最大值15In，或設(shè)定為off。

（選取范圍Ii=12～15In，主變處不設(shè)短路瞬動保護。）

二.對主配電柜的饋線主干線回路斷路器A，只設(shè)置過載長延時，短路瞬動保護

因該購物中心項目低壓配電系統(tǒng)，無高要求的保護、測量和通信功能要求，如：接地故障保護、電力參數(shù)的測量及顯示、可編程觸點的功能及Modbus通信等，所以只設(shè)置過載長延時，短路瞬動保護。

各計算值如下：工作電流Ib=185A， Ik3=28kA， Id=10kA，即：選用斷路器額定電流In=250A。

1.過載長延時，取Ir=Ib，Ir=（0.7～0.8）In=175～200A，取Ir=200A。

時限取tr=16s，時限選取范圍（12～16s）。

2.短路短延時，饋線處可以不設(shè)。

1.3Isd≤Id，Isd=（4～6）Ir=800～_1200A，取Isd==5In=5x200A=1000A。

時限tsd=tsd下級+△t，取tsd=0.2s，

（低壓短延時級差△t為0.2s）。

3.短路瞬動保護，1.3Ii≤Id;Ii=12～15In，Ii可取Ii=12In=3kA。

若主進斷路器短延時取0.4s，則饋線主干線斷路器短延時則可取0.2s，亦可直取瞬動保護。則上級主進斷路器保護取短延時作為本級瞬動保護的后備保護，饋線處可以不設(shè)短路短延時保護。

4.單相接地故障保護，1.3Ig≤Id，（Ig為末端單相接地電流）

Ig≤Id/1.3=10kA/1.3=7.6kA，不設(shè)置單相接地故障保護。

5.另一方面，還要考慮到正常工作和設(shè)備起動時斷路器不應(yīng)動作，因此整定電流必須要避讓躲過正常尖峰電流，則短延時整定電流應(yīng)躲過短時間出現(xiàn)負荷尖峰電流。

Isd≥K{Iqm+IB（n-1）]

瞬時整定電流應(yīng)躲過配電線路出現(xiàn)負荷尖峰電流。

Ii≥K{Igm+IB（n-1）]

Iqm：線路中最大一臺電動機的起動電流，約為額定電流的6～7倍

Igm：線路中最大一臺電動機全起動電流，約為Iqm的2倍

IB（n-1）：除最大單臺電動機外的線路計算電流

K：可靠系數(shù)，可取1.2

上述斷路器整定電流必須用上述尖峰電流進行校驗后，才能正確設(shè)置短路短延時整定電流和瞬時保護整定電流。

所以低壓變配電所中的饋線斷路器，應(yīng)結(jié)合項目的具體情況及與上、下級斷路器的選擇性配合，一般只設(shè)置二階段保護就可以了。當(dāng)然對部分不重要的配電回路還可以設(shè)置失壓分勵脫扣，既可以在自投互投時，下載部分負荷，防止變壓器不必要過載;或在火災(zāi)時，切斷火災(zāi)場所非消防設(shè)備電源，確保一、二級負荷繼續(xù)供電，保證了供電的可靠性。

三.關(guān)于主進低壓斷路器與母聯(lián)斷路器的聯(lián)鎖控制

當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)為兩路電源，采用單母線分段、中間設(shè)母聯(lián)斷路器運行時，兩個進線斷路器與母聯(lián)斷路器之間，應(yīng)設(shè)自投自復(fù)/自投不復(fù)/手動轉(zhuǎn)換。自投時應(yīng)自動斷開非保障性負荷，籍以保證變壓器正常工作;而且兩個進線斷路器與母聯(lián)斷路器之間應(yīng)設(shè)置其電氣機械聯(lián)鎖，如三鎖二鑰匙等，僅允許其中主進、母聯(lián)兩個斷路器同時合閘，進線斷路器的狀態(tài)決定母聯(lián)斷路器的狀態(tài)。

另外，在兩個斷路器與母聯(lián)斷路器在任何時候最多只能有兩個斷路器閉合時，其自投控制的斷路器宜采用失壓脫扣，當(dāng)失壓脫扣不能滿足要求時，也可采用分勵脫扣。采用分勵脫扣，為的是有一定延時，達到可靠動作的目的。但是，分勵脫扣方式是間接判斷電源是否失電，環(huán)節(jié)較多，可靠性有所降低。而失壓脫扣最直接的采集電壓信號，可靠性大大提高。如蘭州某城市綜合體項目，采用MT框架斷路器的P型控制單元、配以M2C觸點和Zelio logic（微型PLC），可達到斷路器失壓脫扣的控制要求。

四.備用電源與應(yīng)急電源

備用電源和應(yīng)急電源容易混淆，如應(yīng)用不當(dāng)會產(chǎn)生嚴重后果。備用電源是在正常電源斷電時為了生產(chǎn)、經(jīng)營等非安全因素繼續(xù)為某些設(shè)備供電的電源。作為電源設(shè)備的備用電源，有獨立市電、柴油發(fā)電機等，在北京藍廳某數(shù)據(jù)中心采用柴油發(fā)電機組不是為了人員疏散、逃生等安全因素而設(shè)立的，而是為了防止數(shù)據(jù)丟失、維持數(shù)據(jù)中心繼續(xù)運行而設(shè)立的，因此數(shù)據(jù)中心采用的柴油發(fā)電機組是典型的備用電源。

工業(yè)、民用建筑項目中，經(jīng)常采用柴油發(fā)電機組為消防負荷供電，即為了人員安全疏散、安全逃生而設(shè)立的柴油發(fā)電機組就是應(yīng)急電源。作為應(yīng)急電源的電源設(shè)備，有柴油發(fā)電機、蓄電池設(shè)備等。

因此，《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2016版，規(guī)定備用系統(tǒng)要與應(yīng)急系統(tǒng)分開設(shè)置，明確表明了兩類系統(tǒng)性質(zhì)不同，要區(qū)別對待。須注意的是，當(dāng)備用電源能滿足應(yīng)急電源條件時，備用電源可以兼做為應(yīng)急電源，以避免重復(fù)設(shè)置柴油發(fā)電機組等應(yīng)急電源，但備用系統(tǒng)是要與應(yīng)急系統(tǒng)分開。

五.結(jié)語

以上，通過對變配電所中的低壓主進斷路器的保護功能設(shè)置;饋線主干線斷路器的保護功能設(shè)置;以及低壓主進斷路器與母聯(lián)斷路器的聯(lián)鎖控制配置等工程實際，給出一些分析及建議，供電氣同仁們探討和參考，以利把建筑電氣設(shè)計工作做得更好。