低壓配電保護裝置分析

低壓配電保護裝置分析摘要：本文對低壓配電系統(tǒng)保護的類型、特點進行了闡述，分析了低壓保護裝置的選擇與應用，重點對低壓配電系統(tǒng)保護的選擇性進行了探討。關鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；保護裝置；選擇性；應用傳統(tǒng)上電力系統(tǒng)分發(fā)電、輸電、配電三大環(huán)節(jié)。低壓配電系統(tǒng)就是把電力負荷分配給終端用戶的環(huán)節(jié)，通常電壓為380V、220V。由于與末端用戶設備聯(lián)系最為密切，低壓配電系統(tǒng)的安全性、可靠性就顯得尤為重要。但是很長時間以來，我國電力系統(tǒng)都是更重視上游的發(fā)電、輸電環(huán)節(jié)，下游配電系統(tǒng)尤其是建筑低壓配電系統(tǒng)不夠重視，這也直接導致低壓配電系統(tǒng)的技術水平與國際水平差距較大電氣保護觀念落后，系統(tǒng)運行可靠性較差，電氣事故較多［1。］因此，提高對低壓配電系統(tǒng)保護概念的認識，加強低壓配電系統(tǒng)保護裝置的研究和交流是非常必要和重要的。1低壓配電系統(tǒng)的保護低壓配電系統(tǒng)的保護類型低壓配電系統(tǒng)的保護主要包括過電流保護、剩余電流保護、過電壓保護、欠電壓保護等幾種類型。其中過負荷和短路都會引起過電流——超過導體的額定載流量。短路是指電氣線路外絕緣損壞，電位不相等的導體經(jīng)阻抗可忽略的故障點而導通的現(xiàn)象。過負荷是指電氣回路負載過多或被供電設備過載。過負荷與短路的區(qū)別就在于電氣回路的絕緣是否損壞，損壞了的稱為短路，沒有損壞的稱為過負荷。剩余電流主要是由線路接地故障引起的，也是造成電氣火災的重要因由。因此，按照GB50054-2011《低壓配電設計規(guī)范》規(guī)定，低壓配電系統(tǒng)必須裝設短路保護、過負荷保護和配電線路電氣火災防護（即剩余電流保護）。過電壓一般是由雷電或大功率電氣設備投切而引發(fā)的，前者稱為雷電過電壓，后者稱為操作過電壓。過電壓可能引起設備絕緣損壞、供電中斷乃至引發(fā)火災、電擊事故等尤其對計算機信息技術設備的干擾和破壞很大，需要防范和重視。過電流保護裝置過電流保護就是當線路電流超過設定電流最大值時自動切斷電源的保護裝置。其保護裝置主要有熔斷器、斷路器和熱繼電器等。熔斷器價格較低，但是出現(xiàn)過電流故障后，熔斷器本身已經(jīng)損壞，必須更換相同規(guī)格的熔斷本體才能恢復供電而斷路器在排除故障后可即刻合閘供電，然而價格較高。熱繼電器多用于電動機的過負荷保護，復位后可繼續(xù)運行。剩余電流保護裝置剩余電流保護裝置采用剩余電流保護器（RCD）作為核心部件。RCD過去曾稱為漏電保護器，現(xiàn)在規(guī)范中已不再采用這個術語。其原理為：正?；芈分姓捶较螂娏鞯氖噶亢蜑榱?，當發(fā)生接地故障后因為存在泄漏電流，矢量和不再為零；當該數(shù)值超過一定標準值，就切斷電源。目前，RCD都是基于故障電流動作的，早期曾開發(fā)基于故障電壓動作的保護器，但并未成功。RCD類型很多，按動作原理可分為電磁式和電子式兩種，按功能類型分有斷路器式、繼電器式、插座式和移動式等類型。過電壓保護裝置為避免過電壓所帶來的危害，除了采取接地、分流、屏蔽和等電位聯(lián)結等措施以外，還有就是在線路上裝設電涌保護器（SPD）。SPD的類型也較多，按原理分為電壓開關型、電壓限制型、分流型、扼流型等；按用途則分成電源型和信號型。但由于SPD價格不菲，不像前面兩類保護器應用普遍，實際上SPD維護也相對復雜，因為SPD會隨著使用時間延長而失效，若不及時維護或更換，反而會招致電擊、火災等事故。2低壓配電系統(tǒng)保護裝置應用分析2.1低壓配電保護的選擇性按照GB50054-2011的要求，低壓配電線路上下級保護電器的動作應具有選擇性，并且各級保護之間應能夠相互配合動作。選擇性保護是為了將電氣故障的影響控制在最小范圍，通俗地說就是發(fā)生故障時只切斷故障有關的部分，不能切斷故障回路的上一級，以此來提高供電的可靠性［2。］保護的選擇性是一個比較復雜的問題，因為保護電器的選型和整定面臨矛盾的選擇：由于電動機一類設備的啟動電流是比較大的，作為保護電器的熔斷器或斷路器的整定電流不能太小，以免設備無法啟動；但整定電流又不能太大，不然真正出現(xiàn)故障時不能動作或動作太遲。另一方面是時間選擇性上的矛盾，出現(xiàn)故障時故障范圍的保護電器必須盡快切斷，以免故障加重；但又不能太快，因為上級保護要等待下級保護動作之后再進行選擇性的切斷，否則上級保護提前動作就擴大了事故的影響范圍(越級跳閘)。目前常用的選擇性策略有電流選擇性、時間選擇性和區(qū)域聯(lián)鎖選擇性等。圖1是幾種保護選擇性方案。AI.：底彼「巧錢iNfu.血擇叫Q2QL梆域、仁乂AI.：底彼「巧錢iNfu.血擇叫Q2QL梆域、仁乂QUQF2 QH'扌OJb0.3s O.ts■妊弗El流*擇性探護仆、時間選擇性探護X城肚優(yōu)選扌F-M俁護嚴,Jl6UOs圖1低壓配電系統(tǒng)保護選擇性方案圖3(a)是短路保護動作曲線，當短路電流在「“?=」區(qū)間時，斷路器Q1不會動作，而斷路器Q2可以動作并進行短路保護。圖3(b)是時間選擇性保護動作曲線，從圖中可見由于斷路器QI、Q2延時時間不同，仍可實現(xiàn)Q2動作而Q1不動作，因為Q2的動作時間比Q1動作時間短。圖3(c)是智能斷路器區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護原理圖，由圖可見A點短路時，QF4即刻動作。與此同時，QF3也檢測到短路電流，并經(jīng)由聯(lián)鎖信號線傳到QF2和QF1(同理QF2也將信號傳給QF1)，使QF2和QF1受到聯(lián)鎖而不能動作，QF3受到自鎖也不能動作，0.1s時間足以保證與QF4間的選擇性。當B點短路時，QF2和QF1受到聯(lián)鎖而QF3受到自鎖，延時0.1s后動作。當C點短路時，QF1受到聯(lián)鎖，QF2沒有自鎖，可立即動作。當D點短路時，由于QF1無法接收到上級斷路器的聯(lián)鎖信號，可以瞬時動作。可以看到在A點、B點和C點分別短路時，由于延時非常短不必考慮熱效應而加大導體截面，同時保護的選擇性也不需要增加回路數(shù)量，這體現(xiàn)了智能斷路器的優(yōu)勢。2.2熔斷器的選擇和應用熔斷器的保護選擇性優(yōu)于斷路器，只要產(chǎn)品符合標準，上下級熔斷器過電流能力的比值為1.6倍，就能滿足上下級保護之間的可選擇性，然而斷路器無法實現(xiàn)這一點。但是不應選擇那些已淘汰的類型，如瓷插熔斷器RC1型或者膠蓋閘刀開關熔斷器，這些熔斷器接觸面小，工作不可靠，應采用刀型觸頭熔斷器、螺栓連接熔斷器和圓筒帽形熔斷器等，并按照時間-電流特性曲線和應用場合進行選擇計算。2.3斷路器的選擇和應用斷路器切斷性可靠，不會出現(xiàn)熔斷器保護缺相的問題。其型式主要有非選擇型（A類）和選擇型（B類）之分，A類難以實現(xiàn)上下級之間選擇性切斷，故有選擇性保護要求時應選用B類熔斷器。選用斷路器不僅要滿足其通用原則，還應考慮其脫扣特性、上下級之間的選擇配合及在接地保護類型中的配合性，甚至還要注意環(huán)境因素、外形與安裝尺寸的影響[3。]3結語低壓配電系統(tǒng)保護裝置廣泛應用于工業(yè)與民用建筑，其高效性、穩(wěn)定性、可靠性和安全運行性對于國計民生具有非常重要的價值，也能大大改善末端用戶的使用感受。由于一些落后觀念的長期影響，兼之國際IEC/TC64標準落實緩慢，我國低壓配電系統(tǒng)的可靠性與國際水平有相當差距。作為建筑電氣人員深感責任重大，唯有虛心學習和研究，以