低壓配電保護(hù)裝置分析

低壓配電保護(hù)裝置分析摘要：本文對(duì)低壓配電系統(tǒng)保護(hù)的類型、特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，分析了低壓保護(hù)裝置的選擇與應(yīng)用，重點(diǎn)對(duì)低壓配電系統(tǒng)保護(hù)的選擇性進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；保護(hù)裝置；選擇性；應(yīng)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(fù)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(shè)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(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，我國(guó)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(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)的技術(shù)水平與國(guó)際水平差距較大電氣保護(hù)觀念落后，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性較差，電氣事故較多［1。］因此，提高對(duì)低壓配電系統(tǒng)保護(hù)概念的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)低壓配電系統(tǒng)保護(hù)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(hù)低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)類型低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)主要包括過(guò)電流保護(hù)、剩余電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)等幾種類型。其中過(guò)負(fù)荷和短路都會(huì)引起過(guò)電流——超過(guò)導(dǎo)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(dǎo)體經(jīng)阻抗可忽略的故障點(diǎn)而導(dǎo)通的現(xiàn)象。過(guò)負(fù)荷是指電氣回路負(fù)載過(guò)多或被供電設(shè)備過(guò)載。過(guò)負(fù)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(méi)有損壞的稱為過(guò)負(fù)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(zāi)的重要因由。因此，按照GB50054-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，低壓配電系統(tǒng)必須裝設(shè)短路保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)和配電線路電氣火災(zāi)防護(hù)（即剩余電流保護(hù)）。過(guò)電壓一般是由雷電或大功率電氣設(shè)備投切而引發(fā)的，前者稱為雷電過(guò)電壓，后者稱為操作過(guò)電壓。過(guò)電壓可能引起設(shè)備絕緣損壞、供電中斷乃至引發(fā)火災(zāi)、電擊事故等尤其對(duì)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)設(shè)備的干擾和破壞很大，需要防范和重視。過(guò)電流保護(hù)裝置過(guò)電流保護(hù)就是當(dāng)線路電流超過(guò)設(shè)定電流最大值時(shí)自動(dòng)切斷電源的保護(hù)裝置。其保護(hù)裝置主要有熔斷器、斷路器和熱繼電器等。熔斷器價(jià)格較低，但是出現(xiàn)過(guò)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(fù)供電而斷路器在排除故障后可即刻合閘供電，然而價(jià)格較高。熱繼電器多用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)，復(fù)位后可繼續(xù)運(yùn)行。剩余電流保護(hù)裝置剩余電流保護(hù)裝置采用剩余電流保護(hù)器（RCD）作為核心部件。RCD過(guò)去曾稱為漏電保護(hù)器，現(xiàn)在規(guī)范中已不再采用這個(gè)術(shù)語(yǔ)。其原理為：正?；芈分姓捶较螂娏鞯氖噶亢蜑榱悖?dāng)發(fā)生接地故障后因?yàn)榇嬖谛孤╇娏?，矢量和不再為零；?dāng)該數(shù)值超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)值，就切斷電源。目前，RCD都是基于故障電流動(dòng)作的，早期曾開發(fā)基于故障電壓動(dòng)作的保護(hù)器，但并未成功。RCD類型很多，按動(dòng)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(dòng)式等類型。過(guò)電壓保護(hù)裝置為避免過(guò)電壓所帶來(lái)的危害，除了采取接地、分流、屏蔽和等電位聯(lián)結(jié)等措施以外，還有就是在線路上裝設(shè)電涌保護(hù)器（SPD）。SPD的類型也較多，按原理分為電壓開關(guān)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(hào)型。但由于SPD價(jià)格不菲，不像前面兩類保護(hù)器應(yīng)用普遍，實(shí)際上SPD維護(hù)也相對(duì)復(fù)雜，因?yàn)镾PD會(huì)隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)而失效，若不及時(shí)維護(hù)或更換，反而會(huì)招致電擊、火災(zāi)等事故。2低壓配電系統(tǒng)保護(hù)裝置應(yīng)用分析2.1低壓配電保護(hù)的選擇性按照GB50054-2011的要求，低壓配電線路上下級(jí)保護(hù)電器的動(dòng)作應(yīng)具有選擇性，并且各級(jí)保護(hù)之間應(yīng)能夠相互配合動(dòng)作。選擇性保護(hù)是為了將電氣故障的影響控制在最小范圍，通俗地說(shuō)就是發(fā)生故障時(shí)只切斷故障有關(guān)的部分，不能切斷故障回路的上一級(jí)，以此來(lái)提高供電的可靠性［2。］保護(hù)的選擇性是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)楸Ｗo(hù)電器的選型和整定面臨矛盾的選擇：由于電動(dòng)機(jī)一類設(shè)備的啟動(dòng)電流是比較大的，作為保護(hù)電器的熔斷器或斷路器的整定電流不能太小，以免設(shè)備無(wú)法啟動(dòng)；但整定電流又不能太大，不然真正出現(xiàn)故障時(shí)不能動(dòng)作或動(dòng)作太遲。另一方面是時(shí)間選擇性上的矛盾，出現(xiàn)故障時(shí)故障范圍的保護(hù)電器必須盡快切斷，以免故障加重；但又不能太快，因?yàn)樯霞?jí)保護(hù)要等待下級(jí)保護(hù)動(dòng)作之后再進(jìn)行選擇性的切斷，否則上級(jí)保護(hù)提前動(dòng)作就擴(kuò)大了事故的影響范圍(越級(jí)跳閘)。目前常用的選擇性策略有電流選擇性、時(shí)間選擇性和區(qū)域聯(lián)鎖選擇性等。圖1是幾種保護(hù)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(hù)仆、時(shí)間選擇性探護(hù)X城肚優(yōu)選扌F-M俁護(hù)嚴(yán),Jl6UOs圖1低壓配電系統(tǒng)保護(hù)選擇性方案圖3(a)是短路保護(hù)動(dòng)作曲線，當(dāng)短路電流在「“?=」區(qū)間時(shí)，斷路器Q1不會(huì)動(dòng)作，而斷路器Q2可以動(dòng)作并進(jìn)行短路保護(hù)。圖3(b)是時(shí)間選擇性保護(hù)動(dòng)作曲線，從圖中可見由于斷路器QI、Q2延時(shí)時(shí)間不同，仍可實(shí)現(xiàn)Q2動(dòng)作而Q1不動(dòng)作，因?yàn)镼2的動(dòng)作時(shí)間比Q1動(dòng)作時(shí)間短。圖3(c)是智能斷路器區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)原理圖，由圖可見A點(diǎn)短路時(shí)，QF4即刻動(dòng)作。與此同時(shí)，QF3也檢測(cè)到短路電流，并經(jīng)由聯(lián)鎖信號(hào)線傳到QF2和QF1(同理QF2也將信號(hào)傳給QF1)，使QF2和QF1受到聯(lián)鎖而不能動(dòng)作，QF3受到自鎖也不能動(dòng)作，0.1s時(shí)間足以保證與QF4間的選擇性。當(dāng)B點(diǎn)短路時(shí)，QF2和QF1受到聯(lián)鎖而QF3受到自鎖，延時(shí)0.1s后動(dòng)作。當(dāng)C點(diǎn)短路時(shí)，QF1受到聯(lián)鎖，QF2沒(méi)有自鎖，可立即動(dòng)作。當(dāng)D點(diǎn)短路時(shí)，由于QF1無(wú)法接收到上級(jí)斷路器的聯(lián)鎖信號(hào)，可以瞬時(shí)動(dòng)作?？梢钥吹皆贏點(diǎn)、B點(diǎn)和C點(diǎn)分別短路時(shí)，由于延時(shí)非常短不必考慮熱效應(yīng)而加大導(dǎo)體截面，同時(shí)保護(hù)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(shì)。2.2熔斷器的選擇和應(yīng)用熔斷器的保護(hù)選擇性優(yōu)于斷路器，只要產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)，上下級(jí)熔斷器過(guò)電流能力的比值為1.6倍，就能滿足上下級(jí)保護(hù)之間的可選擇性，然而斷路器無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。但是不應(yīng)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(guān)熔斷器，這些熔斷器接觸面小，工作不可靠，應(yīng)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(shí)間-電流特性曲線和應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行選擇計(jì)算。2.3斷路器的選擇和應(yīng)用斷路器切斷性可靠，不會(huì)出現(xiàn)熔斷器保護(hù)缺相的問(wèn)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(shí)現(xiàn)上下級(jí)之間選擇性切斷，故有選擇性保護(hù)要求時(shí)應(yīng)選用B類熔斷器。選用斷路器不僅要滿足其通用原則，還應(yīng)考慮其脫扣特性、上下級(jí)之間的選擇配合及在接地保護(hù)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(jié)語(yǔ)低壓配電系統(tǒng)保護(hù)裝置廣泛應(yīng)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(yùn)行性對(duì)于國(guó)計(jì)民生具有非常重要的價(jià)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(zhǎng)期影響，兼之國(guó)際IEC/TC64標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)緩慢，我國(guó)低壓配電系統(tǒng)的可靠性與國(guó)際水平有相當(dāng)差距。作為建筑電氣人員深感責(zé)任重大，唯有虛心學(xué)習(xí)和研究，以