浅谈低压断路器的限流作用及选择性

　　随着我国国民经济的飞速发展,新上用户配电所越来越多,用电要求也越来越高。低压断路器是直接面向广大电力用户的重要设备,低压断路器如何选用得安全、经济、合理显得尤为重要。在设计低压配电系统时,应注意低压断路器的选择性和级联保护性。 
　　目前我们在设计变压器低压侧出线系统时,大量采用塑壳断路器,国内外目前生产的塑壳断路器大多是能够快速开断而有限流作用的,但在配电开关的选择性配合上往往忽略了断路器或熔断器组成选择性好的保护配合。下面本人根据自己的实践经验浅谈一下塑壳断路器在线路发生短路时的限流作用及配电开关的选择性配合。
　　１. 断路器的限流作用 
　　断路器的负载出现短路时,由于断路器具有极快的分断速度,在短路电流未来得及达到预期峰值前即被切断,使实际短路电流产生的能量比预期能量减少,使得电网、用电电器受到的机械应力及热耗大大减小。短路电流从零迅速上升到峰值的时间是在短路发生后半周波(10ms) 的时刻,使得断路器起到限制短路电流和通过能量的作用,也就是说在短路电流上升未达到峰值之前(10ms 之内) 断开。 
　　限流型断路器比一般断路器多一个限流系数,就是指实际分断电流峰值与预期短路电流峰值之比。限流断路器的快速动作是利用短路电流所产生的电动力作为推动断路器触头快速动作的力。断路器固有动作时间后即触头斥开后电弧出现,利用电弧电阻的迅速增加限制短路电流的上升至断弧。 
　　一般限流型断路器具有快速断开和限制短路电流上升的特点,特别适用于可能发生特大短路电流的网络中。但正因为限流断路器在短路电流大于或等于其瞬时脱扣器的整定值时,将会在数毫秒内脱扣,故一般不宜用于有下级断路器情况下的选择性保护。当前国内外生产的塑壳断路器产品仅注明有限流能力,缺少限流能力应有具体指标,只有运用这些指标,通过设计的实际计算,才能在工程中具体使用。
　　２. 配电断路器选择性保护的重要性 
　　《低压配电设计规范》( GB50054 - 95) 第4. 1. 2条规定:“配电线路采用的上下级保护电器,其动作应具有选择性;各级之间应能协调配合。但对于非重要负荷的保护电器,可采用无选择性切断。” 
　　《民用建筑电气设计规范》(J GJ 16 - 2008) 第7. 6. 1. 2 条规定:“配电线路采用的上下级保护电器,其动作应具有选择性,各级之间应能协调配合。当有困难时,对于非重要负荷除第一、二级之间具有选择性动作外,其他可无选择性动作。” 
　　上下级断路器之间的选择性配合,就是在线路上发生故障时,靠近故障点的断路器最先动作,切断故障部分,从而使系统的其他部分迅速恢复正常运行。 
　　配电系统设计的主要任务是使所设计的系统,尽可能在最短的时间内消除故障,同时维持高度的供电连续性,尽可能地限制断电的范围,最佳保护和最优供电连续性的目标,应由正确选择和调整保护设备来最大限度地实现。为了正确地选择和调整保护设备,必须进行保护设备配合的研究。 
　　３. 选择性配合保护的实现 
　　选择性配合保护,就是在下一级保护电器的保护范围内发生短路,过电流故障时应该由该保护电器动作,上一级保护电器不动作,而当该保护电器拒动时,上一级保护电器才动作,要分范围和有先后次序要求。选择性保护技术是断路器限流特性的应用形式,它利用上级断路器的分断能力大于或等于下级预期短路电流的特点。当下级选用的额定分断能力低于预期短路电流的断路器时,通过线路的短路电流由上级限流型断路器进行限制,使原来分断不了的短路电流,由上级和下级断路器同时分断,这样可使下级断路器较顺利地分断比它额定分断能力要大的短路电流,无形中下级断路器的实际分断能力相对增强了。
　　低压配电系统中使用的断路器按其保护性能可分为,选择性和非选择性两类。如果上一级断路器采用选择性断路器,下一级断路器采用非选择性断路器或选择性断路器,主要是利用短延时脱扣器的延时动作或延时动作时间的不同,以获得选择性。通过上一级断路器的延时动作,无论下一级断路器是选择性还是非选择性断路器,上一级断路器的瞬时过电流脱扣器整定电流一般不得小于下一级断路器出线端的最大三相短路电流的1. 1 倍;如果下一级是非选择性断路器,为防止在下一级断路器所保护回路发生短路电流时,因这一级瞬时动作灵敏度不够,而使上一级短延时过电流脱扣器首先动作,使其失去选择性。一般上一级断路器的短延时过电流脱扣器的整定电流不小于下一级瞬时过电流脱扣器的1. 2 倍。 
　　对于断路器采用放大级数的做法来达到选择性时,有时不能很好地保证选择性配合而又会造成较大的浪费。如果采用熔断器和断路器组合的方法会起到较好的保护配合效果,即在变压器的出线处保护采用选择性断路器而变电所低压配电屏出线处保护采用熔断器进行线路保护,而在配电箱内根据不同的被保护用电设备的类型选用断路器或熔断器组成选择性好的保护配合,提高选择性。有些设计人员在设计、使用中仅认为选用断路器才是正确的、先进的,选用了熔断器就是落后的,确不知全部采用断路器作保护,将造成无选择保护措施在现实中运行,危险隐患非常大,应当引起设计者重视。由于断路器的选择比较方便,制造商给出了选择的表格,设计者选择比较普遍,而对于采用熔断器、断路器的保护动作曲线进行对比才能确定好整定值、熔断器的基础依据,需要引起我们重视,准确计算用户短路电流,确定保护电流的短路分断能力,接近实际的预期短路电流值,不必选择过高短路分断能力的保护电器,来减少不必要资金浪费。
　　通过以上讨论得知,要使断路器的上、下级间存在保护选择性,就必须确定短路电流值(即预期短路电流值) 后,选择上级断路器的分断容量(即分断能力) 大于配电电路中可能出现的最大短路电流值,这时由于上、下级断路器串联时,在上级断路器的帮助下,下级允许使用一个分断能力小于预期短路电流的断路器,上、下级断路器均应根据负荷的性质(是一般照明配电,还是电动机配电) ,选择具有适当的瞬间分断电流整定值的断路器。