低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)

低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)
一、概述
低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)括過電流保護(hù)（短路保護(hù)和過負(fù)載保護(hù)）、斷相保護(hù)、低電壓保護(hù)（欠壓和失壓保護(hù)）、接地故障保護(hù)。在不同的應(yīng)用場合，應(yīng)按規(guī)范要求裝設(shè)不同的保護(hù)，比如，《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50054-95規(guī)定，配電線路應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)、過負(fù)載保護(hù)和接地故障保護(hù)，作用于切斷供電電源或發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
低壓配電系統(tǒng)的各個(gè)相關(guān)的低壓電器之間應(yīng)有良好的特性配合，以正確的發(fā)揮各個(gè)低壓電器的各種功能。比如，《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》要求配電線路采用的上下級(jí)保護(hù)電器，其動(dòng)作應(yīng)具有選擇性。
另外，完善的保護(hù)，除了正確地裝設(shè)和設(shè)置保護(hù)電器之外，還應(yīng)使配電系統(tǒng)中相關(guān)導(dǎo)體、連接件的安裝、選型與保護(hù)電器相配合，滿足各種狀態(tài)下的動(dòng)熱穩(wěn)定要求。
隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，低壓斷路器的性能及功能也越來越先進(jìn)和完善。目前，在民用建筑的配電系統(tǒng)中，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用低壓斷路器來實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的各種保護(hù)功能。所以，如何正確地選用低壓斷路器對(duì)低壓配電的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
圖一所示是一個(gè)民用建筑中常用的配電系統(tǒng)實(shí)例。本文將以圖一為例，討論工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中常見的有關(guān)低壓配電系統(tǒng)保護(hù)的若干問題。
圖一
二、短路保護(hù)
短路保護(hù)應(yīng)在短路電流產(chǎn)生的熱作用和機(jī)械作用對(duì)被保護(hù)對(duì)象造成危害之前切斷短路電流。在民用建筑的低壓配電系統(tǒng)中，大多數(shù)的短路保護(hù)，均可以采用斷路器來實(shí)現(xiàn)。
采用斷路器來實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，首先應(yīng)使斷路器的短路分?jǐn)嗄芰�路的預(yù)期短路電流。
斷路器一般有三個(gè)指標(biāo)來表示其分?jǐn)嗄芰Γ礃O限短路分?jǐn)嗄芰Α⑦\(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰投虝r(shí)耐受電流。各個(gè)指標(biāo)的含義如下：
極限短路分?jǐn)嗄芰?icu)，是指在一定的試驗(yàn)參數(shù)(電壓、短路電流、功率因數(shù)) 條件下，經(jīng)一定的試驗(yàn)程序，能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏鳎?jīng)此通斷后，不再繼續(xù)承載其額定電流的分?jǐn)嗄芰ΑＫ脑囼?yàn)程序?yàn)閛t(線上)co (o為分?jǐn)啵瑃 為間歇時(shí)間，一般為3min，co表示接通后立即分?jǐn)?。試驗(yàn)后要驗(yàn)證脫扣特性和工頻耐 壓。
運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?ics)，是指在一定的試驗(yàn)參數(shù)(電壓、短路電流和功率因數(shù)) 條件下，經(jīng)一定的試驗(yàn)程序，能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏鳎?jīng)此通斷后，還要繼續(xù)承載其額定電流的分?jǐn)嗄芰Γ脑囼?yàn)程序?yàn)閛t（線上） cot (線上)co。
短時(shí)耐受電流(icw),是指在一定的電壓、短路電流、功率因數(shù)下，耐受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而斷路器不允許脫扣的能力，icw是在短延時(shí)脫扣時(shí) ，對(duì)斷路器的電動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的考核指標(biāo)，它是針對(duì)b類斷路器的，通常icw的 小值是：當(dāng)in2500a時(shí)，它為12in或5ka，而in＞2500a時(shí)，它為30ka。
目前，市面上有許多塑殼斷路器的額定電流及極限分?jǐn)嗄芰蜻\(yùn)行分?jǐn)嗄芰_(dá)到框架式斷路器的水平，但當(dāng)在使用其作為電源主開關(guān)時(shí)，還應(yīng)按上式驗(yàn)算其短時(shí)耐受電流的指標(biāo)能否滿足要求，應(yīng)特別注意，大多塑殼斷路器為a類斷路器，沒有短時(shí)耐受電流的要求，即使是b類的塑殼斷路器，其短時(shí)耐受電流一般比框架斷路器小得多，一般小于15ka(1s)，所以，不是每一個(gè)塑殼斷路器都可以滿足要求的。
從短路發(fā)生到短路保護(hù)電器動(dòng)作并分?jǐn)喽搪冯娏餍枰欢ǖ臅r(shí)間，一般要求配電系統(tǒng)在承受這段時(shí)間的短路電流后不會(huì)被破壞，這就必須對(duì)配電系統(tǒng)中的各種電器、導(dǎo)體及相關(guān)連接件進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)。
《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：
當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間不大于5s時(shí)，絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定應(yīng)按下式進(jìn)行校驗(yàn)：
（2）
式中 s絕緣導(dǎo)體的線芯截面（mm2）；
i短路電流有效值（均方根值a）；
t 在已達(dá)到允許 高持續(xù)工作溫度的導(dǎo)體內(nèi)短路電流持續(xù)作用的時(shí)間（s）；
k不同絕緣的計(jì)算系數(shù)。
一，在d點(diǎn)發(fā)生三相短路，設(shè)高壓側(cè)短路容量為500mva，變壓器容量為1000kva ，d,yn-11接法，u%=6%，負(fù)載損耗pk=8.12kw，qf3長延時(shí)整定為50a, l1回路采用vv-5x16，長10m，經(jīng)計(jì)算，短路電流id=7140a，斷路器qf3瞬時(shí)動(dòng)作。可以認(rèn)為從脫扣器動(dòng)作到完全分?jǐn)喽搪冯娏鞯臅r(shí)間就是（式2）中的t（s），t的大小和斷路器的性能有關(guān)，表一列出幾種常見情況下的t值。