低壓保護電器的選擇與整定

低壓保護電器的選擇與整定１總論保護電器在低壓配電系統(tǒng)中占有重要地位，在配電線路發(fā)生故障時切斷故障電路的器件主要是低壓熔斷器和低壓斷路器。如果設計中整定不正確，將導致不能在要求的時間內切斷故障電路，從而損壞電線、電纜，甚至擴大事故，或者導致非選擇性動作，擴大停電范圍。為了正確選擇和整定電器參數(shù)，首先要了解保護電器的主要性能，同時要熟知國家標準——《低壓配電設計規(guī)范》（ＧＢ５００５４－９５）的有關規(guī)定，從而進一步知道按照配電系統(tǒng)的狀況和計算的故障電流值（短路電流和接地故障電流等），正確整定保護電器的參數(shù)，以保證滿足上述規(guī)范的規(guī)定，即在規(guī)定的時間之內可靠切斷故障（或發(fā)出報警），同時要求有選擇地切斷故障，即只切斷發(fā)生故障的一段電路，而不切斷上級配電線路。２保護電器的主要性能２．１低壓熔斷器配電系統(tǒng)中使用的熔斷器應符合國家標準——《低壓熔斷器第１部：基本要求》（ＧＢ１３５３９．１－２００２）（等同采用ＩＥＣ６０２６９－１：１９９８）和《低壓熔斷器第２部分：專職人員使用的熔斷器的補充要求》（ＧＢ／Ｔ１３５３９．２－２００２）（等同采用ＩＥＣ６０２６９．２之１９９５年１號及２００１年２號修正件）、《低壓熔斷器第２部分：專職人員使用的熔斷器的補充要求第１～５篇：標準化熔斷器示例》（ＧＢ／Ｔ１３５３９．６－２００２）（等同采用ＩＥＣ６０２６９－２－１：２０００）。低壓熔斷器的主要性能如下。2.1.1分斷范圍和使用類別第一個字母表示分斷范圍?！埃纭睘槿秶謹嗄芰θ蹟囿w；“ａ”為部分范圍分斷能力熔斷體；第二個字母表示使用類別。兩字母組合的熔斷體類別舉例：“ｇＧ”為一般用途全范圍分斷能力的熔斷體；“ｇＭ”為保護電動機電路全范圍分斷能力的熔斷體；“ａＭ”為保護電動機電路的部分范圍分斷能力的熔斷體。專職人員使用的熔斷器，主要用于工業(yè)，有：刀型觸頭熔斷器、螺栓連接熔斷器、圓筒形帽熔斷器、偏置觸刀熔斷器等類型。非熟練人員使用的熔斷器，主要用于家用或類似用途。2.1.2時間—電流特性對不同大小的故障電流決定熔斷時間，是一種反時限特性曲線。制造廠應提供弧前和熔斷時間——電流特性或時間—電流帶。2.1.3約定時間和約定電流反映熔斷體過載的特性參數(shù)，其數(shù)值如表１所示。表１中的Ｉｎ小于１６Ａ的熔斷，按ＧＢ／Ｔ１３５３９．６－２００２的約定電流值列于表２。2.1.4熔斷體的分斷能力在規(guī)定的使用和性能條件下，熔斷體在規(guī)定電壓下能夠分斷的預期電流值，對交流熔斷器，指交流分量有效值。2.1.5過電流選擇性兩個或多個過電流保護電器之間的相關特性配合。當在給定范圍內出現(xiàn)過電流時，指定的保護電器動作，而其他的不動作。標準規(guī)定，當弧前時間大于０．０１ｓ時額定電流之比為１．６∶１的兩級熔斷器之間的選擇性可得到保證。2.1.6I2t（焦耳積分）特性在規(guī)定的動作條件下作為預期電流函數(shù)的弧前或熔斷Ｉ２ｔ曲線。制造廠應提供弧前時間小于０．１ｓ至相應于額定分斷能力的弧前Ｉ２ｔ特性，以及以規(guī)定電壓為參數(shù)的熔斷Ｉ２ｔ特性，分別代表實際使用中可能遇到的作為預期電流函數(shù)的最小和最大值。2.1.7產(chǎn)品現(xiàn)狀自１９９２年發(fā)布ＧＢ１３５３９．１－９２標準以后，我國有一批熔斷器按９２年標準生產(chǎn)，具有分斷能力高、選擇性好等特點?！埃纾恰鳖愋椭饕吞栍校遥裕保?、ＲＴ１６、ＲＴ１７、ＲＴ２０、ＲＴ３０以及ＲＬ６、ＲＬ７等，這些產(chǎn)品也符合２００２年熔斷器新標準的要求。但是，我國還沒有符合標準的“ａＭ”類型產(chǎn)品。據(jù)了解，進入我國市場的奧地利埃姆·斯恩特公司和法國的溯高美公司都有這類產(chǎn)品。２．２低壓斷路器采用斷路器應符合國家標準《低壓開關設備和控制設備．低壓斷路器》（ＧＢ１４０４８．２－２００１），等同于ＩＥＣ６０９４７∶１９９５同名稱標準。低壓斷路器的分類和主要特性介紹如下。2.2.1分類（１）按使用類別分類①Ａ類：在短路情況下，斷路器無明確指出用作串聯(lián)在負載側的另一短路保護電器的選擇性保護；②Ｂ類：在短路情況下，斷路器明確串聯(lián)在負載側的另一短路保護電器的選擇性保護，即在短路時，選擇性保護有人為短延時（可調節(jié)）。（２）按設計形式分，有萬能式（開啟式）、塑殼式；（３）按分斷介質分，有空氣分斷、真空分斷、氣體分斷；（４）按操作機構的控制方法分，有有關人力操作、無關人力操作、有關動力操作、無關動力操作、儲能操作。而儲能操作又有：儲能方式（彈簧、重力等）、能量的來源（人力、電力等）、釋能方式（人力、電力等）；（５）按是否適合隔離分，有適合隔離、不適合隔離；（６）按安裝方式分，有固定式、插入式、抽屜式；（７）按外殼防護等級ＧＢ４２０８－１９９３的ＩＰ代碼分。2.2.2短路特性（１）額定短路接通能力（Ｉｃｍ）：用最大預期峰值電流表示；（２）額定短路分斷能力，規(guī)定為：①額定極限短路分斷能力（Ｉｃｕ）用預期分斷電流（ｋＡ）表示；交流用交流分量有效值表示；②額定運行短路分斷能力（Ｉｃｓ）用預期分斷電流（ｋＡ）表示，相當于Ｉｃｕ的某一百分數(shù)，標準百分數(shù)規(guī)定為１００％Ｉｃｕ、７５％Ｉｃｕ、５０％Ｉｃｕ，對于Ａ類斷路器，還可以為２５％Ｉｃｕ。（３）交流斷路器的短路接通和分斷能力的關系：兩者的比值應不小于１．５～２．２，按短路分斷能力大小和不同功率因數(shù)決定；（４）額定短時耐受電流（Ｉｃｗ）：對于交流，Ｉｃｗ為有效值，Ｉｃｗ值應不小于斷路器額定電流Ｉｎ的１２倍，且不得小于５ｋＡ，最大不超過３０ｋＡ。與Ｉｃｗ相應的短延時不應小于０．０５ｓ，可選?。埃埃担?、０．１ｓ、０．２５ｓ、０．５ｓ和１．０ｓ幾檔。2.2.3脫扣器（１）脫扣器的形式①分勵脫扣器；②過電流脫扣器；③欠電壓脫扣器；④其他如使用很多接地故障保護的脫扣器。（２）過電流脫扣器的種類①瞬時；②定時限，也就是短延時過電流脫扣器；③反時限，通常稱為長延時過電流脫扣器。（３）過電流脫扣器的電流整定值：用電流值的倍數(shù)或直接用安培數(shù)表示；（４）過電流脫扣器的脫扣時間整定值①定時限的延時時間整定值用秒（ｓ）表示；②反時限的應給出時間—電流特性曲線。（５）反時限過電流脫扣器的斷開動作特性。在基準溫度下，所有相極通電至１．０５Ｉｎ，即約定不脫扣電流時，在約定時間（對Ｉｎ＞６３Ａ為２ｈ，Ｉｎ≤６３Ａ為１ｈ）內不應脫扣，使電流上升到１．３Ｉｎ，即約定脫扣電流時，應在小于約定時間內脫扣。2.2.4產(chǎn)品現(xiàn)狀（１）萬能式斷路器：由上海電器科學研究所組織研究設計的主要產(chǎn)品有：①ＤＷ４５型是２０世紀９０年代新的智能型斷路器，框架電流２０００～６３００Ａ，Ｉｃｕ達８０～１２０ｋＡ（４００Ｖ時），具有長延時、短延時、瞬時和接地故障保護功能，其整定電流和動作時間可在較大范圍內方便調節(jié)，其價格較高；②ＤＷ５０型是２１世紀初研制的智能型斷路器，框架電流１０００Ａ，性能與ＤＷ４５基本相同；③ＤＷ１５ＨＨ型是２０世紀９０年代末對原ＤＷ１５型的再開發(fā)產(chǎn)品，具有和ＤＷ４５相同的保護功能，但尺寸較小，價格適中；④ＤＷ１６型：框架電流６３０～４０００Ａ，４００Ｖ時Ｉｃｕ達到３０～８０ｋＡ，具有長延時、瞬時和接地故障保護功能，但調節(jié)范圍較小，沒有短延時脫扣器，其價格較低。此外，還有ＡＢＢ公司的Ｆ系列，施耐德公司的ＭＴ系列，框架電流達６３００Ａ，具有四段全保護功能，但價格較高。（２）塑殼式斷路器①Ｓ系列（即ＤＺ４０型）：由上海電器科研所和全國十多個企業(yè)研制的新產(chǎn)品。殼架額定電流６３～８００Ａ，共６個等級；分斷能力有４個等級，即Ｃ系列（普通型４００Ｖ時，Ｉｃｕ達１５～３５ｋＡ）、Ｙ系列（標準型，Ｉｃｕ達３０～５０ｋＡ）、Ｊ系列（較高型，Ｉｃｕ達５０～７０ｋＡ）、Ｇ系列（最高型，Ｉｃｕ達１００ｋＡ）；有配電保護用和電動機保護用（ＡＣ－３）兩種；具有長延時和瞬時脫扣器。還有２個系列產(chǎn)品：一是Ｚ系列智能化斷路器，具有短延時脫扣器，有多種調節(jié)功能，也可直接與計算機控制系統(tǒng)通訊；二是Ｌ系列剩余電流斷路器，同時具有長延時、瞬時和剩余電流保護功能，殼架電流６３～２００Ａ，現(xiàn)又擴展到８００Ａ，這是一個功能多樣，具有不同檔次可供選用的好產(chǎn)品。②另外，如ＡＢＢ公司Ｓ型（達３２００Ａ）、Ｅ型（達６３００Ａ），施耐德公司的ＮＳ型（達１２５０Ａ）等，有長延時、瞬時脫扣器，也有增加帶短延時、接地故障保護等脫扣器的智能型斷路器。３規(guī)范關于配電線路保護的規(guī)定現(xiàn)行《低壓配電設計規(guī)范》（ＧＢ５００５４－９５）是１９９５年１２月發(fā)布、１９９６年６月實施的國家標準。其中低壓配電線路的保護是最重要的內容之一，因為它涉及保障人身安全、用電可靠，防止電路故障造成重大損害，如，導致電氣火災所需要的防護措施等方面。配電線路保護是要防止兩方面的事故：一是防止因間接接觸（區(qū)別于直接接觸帶電體）而導致電擊；二是因電路故障導致過熱造成損壞，甚至導致火災。配電線路應裝設短路保護、過載保護和接地故障保護，并分別作了規(guī)定，分述如下。３．１短路保護要求在短路電流對導體和連接件的熱作用造成危害之前切斷短路故障電路，當短路持續(xù)時間不大于５ｓ時，絕緣導體的熱穩(wěn)定應按下式校驗：Ｓ≥（１）式中：Ｓ——絕緣導體的線芯截面（ｍｍ２）；Ｉ——預期短路電流有效值（Ａ）；ｔ——在已達到允許工作溫度的導體內短路電流持續(xù)作用的時間（ｓ）；Ｋ——計算系數(shù)，按導體不同線芯材料和絕緣材料決定，其值如表３所示。公式（１）只適用于短路持續(xù)時間不大于５ｓ的情況，因為該式未考慮其散熱；當大于５ｓ時應計及散熱的影響。另外，公式（１）也不適用于短路持續(xù)時間小于０．１ｓ的情況，當小于０．１ｓ時，應計入短路電流初始非周期分量的影響。３．２過負載保護配電線路過負載保護，應在過載電流引起導體溫升對導體絕緣、接頭、端子及周圍物質造成損害前能切斷過載電流，但對突然切斷電路會導致更大損失時，應發(fā)出報警而不切斷電路。過負載保護的保護電器的整定電流和動作特性應符合下列兩式的要求：ＩＢ≤Ｉｎ≤ＩＺ（２Ａ）Ｉ２≤１．４５ＩＺ（２Ｂ）式中：ＩＢ——線路計算電流（Ａ）；Ｉｎ——熔斷器熔體額定電流或斷路器長延時脫扣器整定電流（Ａ）：ＩＺ——導體允許持續(xù)載流量（Ａ）；Ｉ２——保證保護電器可靠動作的電流，對斷路器，Ｉ２為約定時間的約定動作電流，對熔斷器，Ｉ２為約定時間的約定熔斷電流。使用斷路器時，按標準ＧＢ１４０４８．２－２００１規(guī)定，約定動作電流為１．３Ｉｎ，只要滿足Ｉｎ≤ＩＺ，即符合式（２Ｂ）要求。Ｉｎ就是斷路器長延時整定電流Ｉｚｄ１，也就是要求：Ｉｚｄ１≤ＩＺ或Ｉｚｄ１／ＩＺ≤１（３）３．３接地故障保護為防止人身間接電擊以及線路損壞，甚至引起電氣火災等事故，最重要的措施是設置接地故障保護。接地故障保護適用于Ｉ類電氣設備，所在場所為正常環(huán)境，人身電擊安全電壓限值（ＵＬ）不超過５０Ｖ。采用接地故障保護的同時，建筑物內各種導電體應作等電位聯(lián)結。接地故障保護對配電系統(tǒng)的不同接地形式作了規(guī)定。3.3.1TN系統(tǒng)的接地故障保護（１）ＴＮ系統(tǒng)配電線路接地故障保護的動作特性應符合下列要求：ＺＳ·Ｉａ≤ＵＯ（４）式中：ＺＳ——接地故障回路的阻抗（Ω）Ｉａ——保證保護電器在規(guī)定時間內切斷故障回路的電流（Ａ）ＵＯ——相線對地標稱電壓（Ｖ）。ＵＯ＝２２０Ｖ的配電線路，其切斷故障回路的時間規(guī)定如下：①配電干線和供固定用電設備的末端回路，不大于５ｓ；②供手握式或移動式用電設備的末端回路，以及插座回路，不大于０．４ｓ。（２）當采用熔斷器兼作接地故障保護時，為了執(zhí)行方便，規(guī)定了接地故障電流（Ｉｄ）與熔斷體額定電流（Ｉｒ）之比不小于表４或表５值，即認為符合式（４）的規(guī)定。（３）當采用斷路器作接地故障保護時，接地故障電流（Ｉｄ）不應小于斷路器的瞬時或短延時過電流脫扣器整定電流的１．３倍。3.3.2TT系統(tǒng)的接地故障保護ＴＴ系統(tǒng)配電線路接地故障保護的動作特性應符合下列要求：ＲＡ·Ｉａ≤５０Ｖ（５）式中：ＲＡ——外露可導電部分的接地電阻與ＰＥ線電阻和（Ω）；Ｉａ——保證保護電器切斷故障回路的動作電流（Ａ）。當采用反時限特性過流保護電器時，Ｉａ為５ｓ內切斷的電流；采用瞬時動作特性的過流保護電路時，Ｉａ為瞬時整定電流；當采用漏電保護器時，Ｉａ為其額定動作電流Ｉ△ｎ。3.3.3IT系統(tǒng)的接地故障保護當ＩＴ系統(tǒng)配電線路發(fā)生第一次接地故障時，應由絕緣監(jiān)視電器發(fā)出報警信號，其動作電流應符合下式要求：ＲＡ·Ｉｄ≤５０Ｖ（６）式中：ＲＡ——外露可導電部分的接地極電阻（Ω）；Ｉｄ——第一次接地故障電流（Ａ）。當ＩＴ系統(tǒng)的配電線路發(fā)生第二次異相接地故障時，應切斷故障電路，并符合下列要求：（１）當ＩＴ系統(tǒng)不引出Ｎ線，應在０．４ｓ內切斷故障回路，并符合下列要求：ＺＳ·Ｉａ≤·ＵＯ（７）式中：ＺＳ——相線和ＰＥ線故障回路阻抗（Ω）；Ｉａ——保護電器切斷故障回路的動作電流（Ａ）；當ＩＴ系統(tǒng)引出Ｎ線，應在０．８ｓ內切斷故障回路，并符合下式要求：ＺＳ·Ｉａ≤０．５·ＵＯ（８）式中ＺＳ——包括相線、Ｎ線和ＰＥ線在內故障回路阻抗（Ω）。建議ＩＴ系統(tǒng)不引出Ｎ線。４保護電器選擇的通用要求低壓配電線路保護電器選擇應考慮以下要求：（１）保護電器必須是符合國家標準的產(chǎn)品。斷路器和熔斷器的國標是新世紀后修訂的，等同采用ＩＥＣ標準，符合當今國際先進水平；（２）保護電器的額定電壓應與所在配電回路的標稱電壓相適應；（３）保護電器的額定電流不應小于該配電回路的計算電流；（４）保護電器的額定頻率應與配電系統(tǒng)的頻率相適應；（５）保護電器要切斷短路故障電流，應滿足短路條件下的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求，還必須具備足夠的通斷能力。分斷能力應按保護電器出線端位置發(fā)生的預期三相短路電流有效值進行校核。當今，我國的保護電器產(chǎn)品具有國際先進水平，其通斷能力足以滿足配電系統(tǒng)的要求；但是，保護電器的通斷能力具有不同等級產(chǎn)品，所以，在配電設計中，應進行校驗，重點是當配電變壓器容量較大，而安裝在靠近變壓器的保護電器容量又較小時，更應作計算和校驗；（６）考慮保護電器安裝場所的環(huán)境條件，以選擇相適應防護等級（ＩＰ等級）的產(chǎn)品。此外，在高海拔地區(qū)（如海拔超過２０００ｍ）應選用高海拔用的產(chǎn)品，或者采取必要的技術措施。在靠近海邊的地方，應使用防鹽霧的產(chǎn)品。５保護電器保護特性的選型５．１選型原則（１）配電線路在正常使用中和用電設備正常起動時，保護電器不會動作；（２）保護電器必須按規(guī)范規(guī)定的時間內切斷故障電路，這是實施規(guī)范的最基本目標，也是保護電器的根本任務；（３）配電系統(tǒng)各級保護電器的動作特性應能彼此協(xié)調配合，要求有選擇性動作，即發(fā)生故障時，應使靠近故障點的保護電器切斷，而其上一級和上幾級（靠電源側方向為上）保護電器不動作，使斷電范圍限制到最小。如圖１所示，如Ｙ點短路，應使ＲＤ４斷開，如Ｘ點短路，應使ＲＤ３斷開。如果選擇性難以得到完全保證，應該使低壓主干線的保護電器（圖１中的ＣＢ１）不會越級斷開，寧可犧牲下級配電線路保護的選擇性（如Ｙ點短路，ＲＤ３越級斷開），其影響范圍相對較小。低壓配電用保護電器包括斷路器和熔斷器兩種，而斷路器又有非選擇型和選擇型兩類。配電系統(tǒng)有樹干式、放射式和混合式等幾種。保護的級數(shù)多少也不同，少至一、二級，多至六、七級。下面以圖１所示意的配電系統(tǒng)說明不同位置保護電器選型。（１）配電干線首端保護電器（圖１中的ＣＢ１）：為了保證干線首端可靠切斷故障和動作選擇性，應選用選擇型斷路器，如ＤＷ４５型或ＤＷ１５ＨＨ型。當此干線供電范圍不大，其計算負載電流較?。ㄈ纾常埃埃烈韵拢r，也可選用熔斷器。當從此處（變電所低壓配電盤）直接給單臺用電設備配電的線路，可選用非選擇型斷路器；（２）配電干線第二級保護電器（圖１中ＲＤ２）：一般宜用熔斷器。當此段干線供電范圍較大，負載較重要，計算負載電流較大（如４００Ａ以上）時，可用選擇型斷路器，如ＤＺ４０型；（３）末端電路，即直接接至用電設備的線路保護電路（如圖１中的ＣＢ４），通常使用非選擇型斷路器，必要時，也可用熔斷器（如ＲＤ４），這里接籠型電動機，最好用ａＭ型熔斷器；（４）末端電路的上一級線路保護電器（圖１中的ＲＤ３）：使用熔斷器為好。當所供電的用電設備不多，突然斷電影響不大時，也可使用非選擇型斷路器；（５）為保證選擇性動作，多級配電線路的中間各級（圖１中的ＲＤ２、ＲＤ３）最好選用熔斷器。綜上所述，配電線路各級保護電器比較合理的選型是：選擇型斷路器（首端）→熔斷器→熔斷器→非選擇型斷路器（末端）。５．３保護電器設置和選型的幾個問題5.3.1配電變壓器低壓側總開關的設置和選型低壓側應設總開關（圖１中Ｋ１），有兩種選型：一是設隔離開關，二是設有隔離功能的斷路器，或隔離開關加斷路器。隨著用電可靠性要求和安全保護要求的提高，越來越趨向裝設斷路器。其主要優(yōu)點是可以遙控合閘，可以帶負載斷開，具有保護功能，事實上也有隔離開關具有斷開負載和遙控合閘功能。設置斷路器時的保護功能呢？鑒于該斷路器與各出線的保護電器都裝在低壓配電柜內，距離不過一米至幾米，在此范圍內發(fā)生短路和接地故障的機率很小，所以不必設置保護功能。如果該斷路器（圖１的Ｋ１位）再帶瞬時過電流保護，則難以與各出線（圖１之ＣＢ１）保護協(xié)調動作，無法實現(xiàn)主干線的選擇性，是不可取的；但是，Ｋ１處裝設長延時保護，作為過載保護用是可以的；5.3.2各配電箱內的進線開關設置和選型此進線開關作隔離和斷開負載電流用，可以用隔離開關，也可用斷路器，需要遙控者，選用電動操作斷路器。不設置保護，必要時可帶長延時做過載保護，但不應裝設瞬時動作保護；5.3.3接用電設備的末端回路保護電器及控制電器（圖1之CB4或RD4）的設置末端回路應設短路和接地故障保護，裝設在末端回路前端的保護電器（圖１之ＣＢ４或ＲＤ４）必須具備這項功能，通常裝非選擇型斷路器或漏電斷路器，而末端回路的末端則不必再設短路保護，而是根據(jù)所接用電設備需要，裝設控制電器（如接觸器）。按需要，還應裝用電設備的過載保護電器。對于籠型電動機，宜用ａＭ型熔斷器（圖１之ＲＤ４）；5.3.4斷路器和熔斷器的比較這兩種保護電器各有其特點，應根據(jù)需要選用。有一種觀點認為，斷路器先進而熔斷器是落后產(chǎn)品，這種看法是不全面的。斷路器具有遙控功能（帶電動操作）、完善的保護功能，調整方便（智能型）、故障斷開后可以恢復等諸多優(yōu)點，特別是智能型斷路器更是熔斷器所不可比擬的。但熔斷器卻以它良好的選擇、配合性能和較低廉的價格而占有自己的地位，適合于配電系統(tǒng)的中間各級。６保護電器的整定６．１整定的基本要求上節(jié)所述選型的三條原則，更需要在整定值中來實施，即：（１）正常工作和正常起動時，不應切斷電路；（２）線路故障時，應可靠切斷故障電路；（３）線路故障時，各級保護電器應有選擇性地切斷電路。這三項要求常常是相互矛盾的，配電系統(tǒng)設計的任務就是要合理地選擇保護電器，正確整定其參數(shù)，如保護電器額定電流或整定電流大小受到第１和第２項的限定，而動作時間的快慢又受到第２和第３項的制約，必須仔細計算、校驗，協(xié)調矛盾，實現(xiàn)對立的統(tǒng)一，以符合規(guī)范的要求。６．２在正常工作和起動時保護電器不動作正常工作時，保護電器不動作，應符合前述公式（２Ａ）的條件，即ＩＢ≤Ｉｎ。關于起動時，保護電器不動作，以具有代表性的籠型電動機為例，分別按以下要求進行計算和校驗。6.2.1使用熔斷器熔體額定電流Ｉｒ應符合下式要求。Ｉｒ≥Ｋｒ［ＩＭ１＋ＩＢ（ｎ－１）］（９）式中：ＩＭ１——線路中所接的最大一臺籠型電動機的額定電流（Ａ）ＩＢ（ｎ－１）——除最大一臺電動機外的線路計算電流（Ａ）；Ｋｒ——計算系數(shù)，通常?。保啊保?，取決于ＩＭ１／ＩＢ值大小及最大一臺電動機起動狀況，一般說，ＩＭ１／ＩＢ值為０．２５～０．４時，Ｋｒ?。保啊保?，ＩＭ１／ＩＢ為０．５～０．６時，Ｋｒ可?。保病保?；ＩＭ１／ＩＢ為０．７～０．８時，Ｋｒ可?。保础保?；對于輕載起動的電動機，當ＩＭ１／ＩＢ＜０．２５時，一般可不考慮其起動之影響。6.2.2使用斷路器（１）斷路器的長延時脫扣器整定電流Ｉｚｄ１，一般可不考慮電動機起動的影響；（２）短延時脫扣器整定電流Ｉｚｄ２應躲開最大一臺電動機的起動電流，用下式計算：Ｉｚｄ２≥Ｋ［ＩｑＭ１＋ＩＢ（ｎ－１）］（１０）式中：ＩｑＭ１——線路中所接最大一臺籠型電動機的起動電流（Ａ）；Ｋ——可靠系數(shù)可?。保病＃ǎ常┧矔r脫扣器整定電流Ｉｚｄ３應躲過最大一臺電動機的全起動電流，用下式計算：Ｉｚｄ３≥ＫＩｑ＇Ｍ１＋ＩＢ（ｎ－１）（１１）式中：Ｉｑ＇Ｍ１——線路中所接最大一臺籠型電動機的全起動電流，包括周期分量和非周期分量，其值為該電動機起動電流（ＩｑＭ１）的１．７～２．１倍；Ｋ——可靠系數(shù)，可?。保?。６．３短路保護線路在正常運行中，導體產(chǎn)生溫升而達到允許最高工作溫度（這是計算的工作溫度）。發(fā)生故障時，導體溫度急劇上升，超過允許工作溫度，應該在達到導體允許的極限溫度之前切斷故障電路，以避免導線絕緣損壞，甚至引起火災，用公式（１）進行熱穩(wěn)定檢驗，分述如下。（１）使用熔斷器時，因為它具有反時限特性，使用公式（１）驗算時較麻煩，要計算出預期短路電流，按選擇的熔體電流值，再查熔斷器特性曲線找出相應的全熔斷時間ｔ，代入（１）式。為了使用方便，可從表６所列數(shù)據(jù)，按導體截面和敷設方式查出熔體電流的最大允許值。（２）使用斷路器時，通常是利用其瞬時或短延時脫扣器作短路保護，瞬時脫扣器的全分斷時間（包括滅弧時間）極短，一般為１０～２０ｍｓ，甚至更小，雖然短路電流很大，一般都能符合式（１）要求。但應注意，當配電變壓器容量很大，從變壓器低壓配電盤上直接引出截面很小的饋線時，難以滿足熱穩(wěn)定要求，應按式（１）作校驗。采用短延時脫扣器斷開短路電流時，短路電流持續(xù)時間將達０．１～０．６ｓ，根據(jù)經(jīng)驗，選用帶短延時脫扣器的斷路器所保護的配電干線截面不會太小，一般能滿足式（１）要求，可不作校驗。６．４過載保護（１）用斷路器的長延時作過載保護，如前述，只要符合式（３），即滿足規(guī)范規(guī)定的式（２Ａ）、（２Ｂ）之要求。（２）用熔斷器保護時，也應滿足式（２Ａ）、（２Ｂ）要求。但式（２Ｂ）中有約定熔斷電流Ｉ２，使用不方便，應作如下變換。按熔斷器國標，１６Ａ及以上的ｇＧ和ｇＭ熔斷體的約定熔斷電流Ｉｒ＝１．６Ｉｎ（見表１），又按ＧＢ５００５４－９５的條文說明第４．３．４條中指出，因熔斷器產(chǎn)品標準測試設備的熱容量比實際使用的大許多，即測試所得的熔斷時間較實際使用中的熔斷時間為長，這時Ｉ２應乘以０．９的系數(shù)，Ｉ２＝０．９×１．６Ｉｎ，此式代入式（２Ｂ）得１．４４Ｉｎ≤１．４５ＩＺ近似認為：Ｉｎ≤ＩＺ或ＩＺ≤Ｉｎ（１２）對于小于１６Ａ的熔斷器，按表２所數(shù)據(jù)：鏍栓連接熔斷器的Ｉｆ＝１．６Ｉｎ；而刀型觸頭熔斷器和圓筒形帽型熔斷器，則有Ｉｆ＝１．９Ｉｎ（當１６Ａ＞Ｉｎ＞４Ａ）和Ｉｆ＝２．１Ｉｎ（當Ｉｎ≤４Ａ）。按以上同樣方法計算結果列于表７。６．５接地故障時，應在規(guī)定時間內切斷電路6.5.1接地故障保護要求對ＴＮ接地系統(tǒng)來說，應符合公式（４）的規(guī)定。（１）采用熔斷器時，應分別滿足表（３）或表（４）規(guī)定的Ｉｄ／Ｉｒ值；（２）采用斷路器時，如只帶長延時和瞬時脫扣器的，應利用瞬時脫扣器作接地故障保護，瞬時脫扣器的整定電流Ｉｚｄ３應符合下式要求：Ｉｄ≥１．３Ｉｚｄ３（１３）式中，系數(shù)１．３是規(guī)范規(guī)定的可靠系數(shù)。6.5.2滿足規(guī)范要求存在的問題和措施當配電線路較長，往往難以滿足表（３）、（４）或式（１３）的要求，接地故障電流Ｉｄ較小，不足以使保護電路動作。為此，必須晝降低熔體電流Ｉｒ或斷路器瞬時整定值Ｉｚｄ３，但將受到很多因素的制約；另一方面應力求提高Ｉｄ值。具體措施如下：（１）配電變壓器選用Ｄ，ｙｎ１１接線，不用Ｙ，Ｙｎｏ接線，對于靠變壓器較近的故障點的Ｉｄ１值有明顯增大；（２）加大相導體及接地線導體截面，對于截面較小的電纜和穿管絕緣線有較大影響，而對于較大截面的裸干線或架空線，由于其電抗較大，加大截面作用很?。唬ǎ常└淖兙€路結構，如裸干線改用緊湊型封閉母線，架空線改電纜，可以降低電抗，但增加投資，有時是不可行的。如果以上措施還是滿足不了表（３）、（４）或式（１３）要求，就應該改變保護電器。6.5.3采用帶短延時保護的斷路器前述用熔斷器或斷路器的瞬時脫扣器不能滿足接地故障要求，第一級（或第二級）配電干線，容量較大時，可采用帶短延時脫扣器的斷路器作接地故障保護，短延時整定電流值Ｉｚｄ２應符合下式要求：Ｉｄ≥１．３Ｉｚｄ２（１４）式（１４）和式（１３）相同，只有Ｉｚｄ２取代Ｉｚｄ３。同一斷路器，短延時整定電流Ｉｚｄ２通常只有瞬時整定電流Ｉｚｄ３的１／５～１／３左右。所以滿足不了式（１３），但容易滿足式（１４）要求，即短延時保護大大提高了動作靈敏性。6.5.4采用帶接地故障保護的斷路器作接地故障保護如果還滿足不了式（１４），則采用此方案，必將成若干倍地提高動作靈敏性。接地故障又分兩種方式，即零序電流保護和剩余電流動作保護。（１）零序電流保護：三相四線制配電線路正常運行時，如果三相負載完全平衡，則流過中性線（Ｎ）的電流為０，即ＩＮ＝０；如果三相負載不平均，則產(chǎn)生不平衡電流，ＩＮ≠０；如果發(fā)生某一相接地故障時，ＩＮ將大大增加，達到ＩＮ（ｄ）。因此，利用檢測ＩＮ值發(fā)生的變化，以取得接地故障的信號；檢測零序電流，通常是在斷路器后三相線（或母線）各裝一只電流互感器（Ｃ．Ｔ），?。持唬茫源渭夒娏魇噶亢统艘宰儽龋矗危剑粒拢?。斷路器的零序電流保護的整定值ＩＺｄＯ如何確定？要求在正常運行中可能出現(xiàn)的最大不平衡電流時不會動作，而在發(fā)生接地故障時必須動作，建議ＩＺｄＯ的整定值應符合下列兩式的要求：ＩＺｄＯ≥（１．５～２．０）ＩＮ（１５）１．３ＩＺｄＯ≤ＩＮ（ｄ）（１６）式中，ＩＮ（ｄ）為發(fā)生接地故障時電流，包括接地故障電流和不平衡電流。一般說，配電干線正常運行時的ＩＮ值不超過計算電流ＩＢ的２０％～２５％，所以，通常ＩＺｄＯ可整定在斷路器長延時脫扣器電流ＩＺｄ１的３０％～６０％為宜，但必須符合式（１６）之規(guī)定?？梢?，零序電流保護整定值ＩＺｄＯ比短延時整定值ＩＺｄ２小得多，滿足式（１６）規(guī)定比滿足式（１４）又容易得多。動作靈敏性可得到保證。零序電流保護可用于ＴＮ－Ｃ、ＴＮ－Ｓ等接地系統(tǒng)。零序電流保護可選用ＤＷ１６、ＤＷ１５ＨＨ、ＤＷ４５、ＤＷ５０等斷路器實現(xiàn)，各自特點本文第二章已敘述。（２）剩余電流保護：和零序電流保護不同的是：剩余電流保護是檢測三相電流加中性線電流的矢量和，即Ｏ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｎ。當三相四線配電線路正常運行時，三相負載不平衡，忽略線路泄漏電流，則ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ之矢量和總是等于零；當某一相發(fā)生接地故障時，則檢測的三相電流加中性電流的矢量和不為零，而等于接地故障電流ＩＯ（ｄ）。檢測方法是在斷路器后三相線和中性線上各裝一只Ｃ．Ｔ。取４只Ｃ．Ｔ次級電流矢量和，乘以變化，即為接地故障電流ＩＯ（ｄ）。斷路器的接地故障保護的整定值ＩｚｄＧ應符合下式要求：ＩＯ（ｄ）≥１．３ＩｚｄＧ（１７）應注意，為避免誤動作，整定值ＩｚｄＧ應大于正常運行時線路和設備的泄漏電流總和的５～１０倍?？梢姡捎檬Ｓ嚯娏鞅Ｗo比零序電流保護的動作靈敏度更高得多。剩余電流保護適用于ＴＴ、ＴＮ－Ｓ接地系統(tǒng)，但不能用于ＴＮ－Ｃ接地系統(tǒng)，剩余電流保護宜選用ＤＷ１５ＨＨ、ＤＷ４５和ＤＷ５０等斷路器實現(xiàn)，一般說，使用這些斷路器，額定電流比較大，常常在１０００Ａ以上，所以，作為剩余電流保護的整定值不可能很小。如ＤＷ４５型２０００Ａ斷路器，其接地故障電流最小整定值為１６０Ａ。對于住宅和中小型建筑，作為引入配電干線總保護的斷路器，容量較小時，可以用漏電斷路器，或漏電保護器，其整定值最好不大于０．５Ａ，并在０．４ｓ或以上延時，作為防止電弧性接地故障引起火災的保護措施是很有效的。６．６線路故障時，應有選擇性切斷電路線路故障時，要保證可靠切斷電路，又要盡可能縮小斷電范圍，即有選擇性地切斷，這就對配電設計提出了更高的要求，要求有合理的配電系統(tǒng)統(tǒng)計，準確的計算數(shù)據(jù)，恰當?shù)倪x擇保護電器，正確整定保護電器的額定電流、動作電流和動作時間，才能達到預期的目的。下面具體分析上下級保護電器的選擇性。（１）上級用熔斷器，下級也用熔斷器熔斷器之間的選擇性在國標ＧＢ１３５３９．１－２００２中已有規(guī)定，也就是說，產(chǎn)品本身已經(jīng)給予了保證。標準規(guī)定了過電流選擇性，即當弧前時間大于０．１ｓ時，熔斷體的過電流選擇性用“弧前時間—電流”特性校驗，弧前時間小于０．１ｓ時，其過電流選擇性則以Ｉ２ｔ特性校驗。當上級熔斷體的弧前Ｉ２ｔｍｉｎ值大于下級熔斷體的熔斷Ｉ２ｔｍａｘ值時，可認為在弧前時間大于０．０１ｓ時，上下級熔斷體間的選擇性可得到保證。標準規(guī)定額定電流１６Ａ及以上的串聯(lián)熔斷體的過電流選擇比為１．６：１也就實現(xiàn)有選擇性熔斷。標準規(guī)定熔斷體額定電流值也是近似按這個比例制定的，如２５、４０、６３、１００、１６０、２５０Ａ以及３２、５０、８０、１２５、２００、３１５Ａ等。（２）上級用熔斷器，下級用非選擇型熔斷器由于熔斷器的反時限特性和斷路器的長延時脫扣器的反時限特性能較好配合，在整定電流值合理的條件下，具有良好的選擇性動作，條件是熔斷體的額定電流比長延時脫扣器的整定電流要大一定的數(shù)值。當故障電流超過斷路器的瞬時脫扣器整定電流時，則下級瞬時脫扣，而上級熔斷器不會熔斷。（３）上級用非選擇型熔斷器，下級用熔斷器當故障電流大于非選擇型斷路器的瞬時脫扣器整定電流Ｉｚｄ３通常整定為該斷路器長延時整定電流Ｉｚｄ１的６～１０倍時，則上級斷路器瞬時脫扣，因此，當故障電流小于Ｉｚｄ３時，下級Ｉ熔斷器先熔斷，具有部分選擇性，整體說屬沒有選擇性，這種方案不可取。（４）上級用非選擇型斷路器，下級也用非選擇型斷路器上級斷路器Ａ和下級斷路器Ｂ的長延時整定值Ｉｚｄ１和瞬時整定值Ｉｚｄ３列于圖２。當斷路器Ｂ后任一點（如Ｘ點）發(fā)生故障，若故障電流Ｉｄ＜１００Ａ時，斷路器Ａ、Ｂ均不能瞬時動作，不符合保護靈敏性要求；當１０００Ａ＜Ｉｄ＜２０００Ａ時，則Ｂ動作，Ａ不動作，有選擇性；當Ｉｄ＞２０００Ａ時，Ａ、Ｂ均動作，無選擇性，見圖３。因此，這種方式?jīng)]有選擇性。（５）上級用選擇型斷路器，下級用熔斷器由于上級斷路器具有短延時功能，一般能實現(xiàn)選擇性動作，但必須整定正確，不僅短延時脫扣整定電流（Ｉｚｄ２）及延時時間要合適，而且還要正確整定其瞬時脫扣電流值（Ｉｚｄ３）。確定這些參數(shù)的原則是：①下級熔斷器額定電流（Ｉｒ）不宜太大；②上級斷路器Ｉｚｄ２值不宜太小，在滿足式（１４）的前提下宜整定大些，如Ｉｒ為２００Ａ時，Ｉｚｄ２至少應?。玻担埃啊常埃埃埃?；③短延時時間應整定大一些，如０．４～０．８ｓ。④Ｉｚｄ３在滿足動作靈敏度條件下，盡量整定大一些，以免破壞選擇性。具體方法是：在多個下級熔斷器中找出額定電流最大的，最值為Ｉｒ，短延時整定值為Ｉｚｄ２；假設熔斷器后發(fā)生的故障電流等于或略大于Ｉｚｄ２時，在熔斷體的“時間—電流”特性曲線上查出其熔斷時間為ｔ；再使短延時時間比ｔ值在０．１５～０．２ｓ。如不符合要求，應重新選定Ｉｚｄ２值。（６）上級用選擇型斷路器，下級用非選擇型斷路器這種配合，應該具有良好的選擇性，但必須正確整定各項參數(shù)，以圖４為例，若下級斷路器Ｂ的長延時整定值Ｉｚｄ１．Ｂ＝３００Ａ，瞬時整定值Ｉｚｄ３．Ｂ＝３０００Ａ；上級斷路器Ａ的Ｉｚｄ１．Ａ通常比Ｉｚｄ１．Ｂ大很多，根據(jù)其計算電流和線路載流量確定，設Ｉｚｄ１．Ａ＝１０００Ａ，其Ｉｚｄ２．Ａ及Ｉｚｄ３．Ａ整定原則如下：①Ｉｚｄ２．Ａ整定值應符合下式要求：Ｉｚｄ２．Ａ≥１．２Ｉｚｄ３．Ｂ（１８）具體原因是，若Ｉｚｄ２．Ａ＜Ｉｚｄ３．Ｂ，當故障電流達到Ｉｚｄ２．Ａ值，而小于Ｉｚｄ３．Ｂ時，則斷路器Ｂ不能瞬時動作，而斷路器Ａ經(jīng)短延時動作，破壞了選擇性。１．２是可靠系數(shù)，是脫扣器動作誤差的需要。②短延時的時間沒有特別要求，主要是按下級熔斷器要求整定。③Ｉｚｄ３．Ａ應在滿足動作靈敏性前提下，盡量整定大些，以免在故障電流很大時導致Ａ、Ｂ均瞬時動作，破壞選擇性。（７）上級用帶接地故障保護的斷路器①用零序保護方式：零序保護整定電流ＩＺｄ０一般為ＩＺｄ１的２０％～１００％，多為幾百到一千安培，與下級熔斷器和一般斷路器很難有選擇性。只有后者的額定電流很?。ㄈ鐜资才啵r，才有可能。使用零序保護時，在滿足動作靈敏性要求的前提下，ＩＺｄ０應整定得大一些，延時時間盡量長一些。②剩余電流保護方式：這種方式的整定電流更小，在發(fā)生接地故障時，和下級熔斷器、斷路器之間沒有選擇性。這種保護只能要求和下級漏電電流動作保護器之間具有良好的選擇性，這種方式多用于安全防護要求高的場所，所以，應在末端電路裝設漏電電流動作保護器，以避免非選擇性切斷電路。對為了防止接地故障引起電氣火災而設置的漏電電流動作保護器，其整定電流小到０．５Ａ，應是延時動作，同時，末端電路必須設有漏電電流動作保護器。如有條件時（如有專人值班維護的工業(yè)場所），前者可不切斷電路而發(fā)出報警信號?，F(xiàn)在的智能斷路器（如ＤＷ４５型），具有“保護區(qū)域選擇連鎖”的功能，這是利用微電子技術使保護更為完善，保證了動作靈敏性和選擇性。７應用示例為使設計人員有一個實際完整的概念，以便在設計中具體應用，用一個實例說明（見圖５）。例：某變電站，變壓器為１０００ｋＶＡ，１０／０．４ｋＶ，Ｄｙｎ１１接線，１０ｋＶ側系統(tǒng)容量３００ＭＶＡ，從低壓屏引出的裸母干線長１６５ｍ，變壓器至主斷路器母線長１０ｍ，干線計算電流ＩＢ＝１０５０Ａ，接地方式為ＴＮ－Ｓ，干線分支連接１０個配電箱，其中最大熔斷器Ｉｒ＝３００Ａ，最大的斷路器Ｉｚｄ１＝３００Ａ，Ｉｚｄ３＝３００Ａ。要求選擇主保護電器類型，整定各項參數(shù)，并決定母干線截面。設計步驟如下。（１）確定母干線截面。要求Ｉｚ＞ＩＢ，考慮母干線配電范圍大并考慮發(fā)展，應留較大裕量，擬采用鋁母排ＬＭＹ－３（１００×１０）＋２（６０×８）。其Ｉｚ＝１６００Ａ（環(huán)境溫度３５℃時）；（２）計算三相短路電流Ｉｄ３和接地故障電流Ｉｄ１值：取有代表性的幾個點計算出Ｉｄ３和Ｉｄ１值，標記在圖５中；（３）主保護電器選型：考慮到該生產(chǎn)車間的重要性，這種較大的樹干式配電系統(tǒng)保護的復雜性，選用一臺智能型斷路器ＤＷ４５型，框架電流２０００Ａ，也可用ＤＷ１５ＨＨ－２０００型，可以得到良好的保護性能。兩斷路器的分斷能力都遠大于最大的Ｉｄ３值；（４）主斷路器參數(shù)整定：Ｉｚｄ１整定：按過載保護要求，應符合ＩＢ≤Ｉｚｄ１≤Ｉｚ即Ｉｚｄ１應大于１０５０Ａ，?。保叮埃埃?，取Ｉｚｄ１＝１２００Ａ，也可?。保矗埃埃?。Ｉｚｄ２及短延時時間整定：為保證可靠動作，應符合Ｉｄ≥１．３Ｉｚｄ２要求，鑒于ＤＷ４５斷路器有接地故障保護，則符合末端相間短路電流Ｉｄ≥１．３Ｉｚｄ２即可，即Ｉｚｄ２≤６０００Ａ／１．３＝４６１５Ａ?。桑洌玻剑场粒桑洌保剑常叮埃埃?。Ｉｚｄ２整定值是否與下面保護電器具有選擇性？①下級最大斷路器的Ｉｚｄ３＝３０００Ａ，上級的Ｉｚｄ２整定為３６００Ａ，此值為下級Ｉｚｄ３的１．２倍，符合選擇性要求；②下級最大熔斷器的Ｉｒ＝３００Ａ，而上級Ｉｚｄ２值為３００Ａ的１２倍，應能符合選擇性要求，主要取決于短延時時間整定值。短延時時間整定：假定下級最大熔斷器后發(fā)生故障電流足以使上級短延時動作，即故障電流為３６００Ａ（Ｉｚｄ２值）或略大一些，此時３００Ａ熔斷體的熔斷時間約為０．２２ｓ，因此，短延時時間應整定為０．４ｓ。注意：若主斷路器不帶接地保護，則Ｉｚｄ２值必須要保證末端的Ｉｄ１能可靠動作，即Ｉｄ１≥１．３Ｉｚｄ２，即Ｉｚｄ２應小于２．１５ｋＡ，取Ｉｚｄ２