低壓配電系統的保護

低壓配電系統的保護
一、概述
低壓配電系統的保護括過電流保護（短路保護和過負載保護）、斷相保護、低電壓保護（欠壓和失壓保護）、接地故障保護。在不同的應用場合，應按規范要求裝設不同的保護，比如，《低壓配電設計規范》gb50054-95規定，配電線路應裝設短路保護、過負載保護和接地故障保護，作用于切斷供電電源或發出報警信號；
低壓配電系統的各個相關的低壓電器之間應有良好的特性配合，以正確的發揮各個低壓電器的各種功能。比如，《低壓配電設計規范》要求配電線路采用的上下級保護電器，其動作應具有選擇性。
另外，完善的保護，除了正確地裝設和設置保護電器之外，還應使配電系統中相關導體、連接件的安裝、選型與保護電器相配合，滿足各種狀態下的動熱穩定要求。
隨著制造技術的不斷發展，低壓斷路器的性能及功能也越來越先進和完善。目前，在民用建筑的配電系統中，已經廣泛地應用低壓斷路器來實現配電系統的各種保護功能。所以，如何正確地選用低壓斷路器對低壓配電的設計至關重要。
圖一所示是一個民用建筑中常用的配電系統實例。本文將以圖一為例，討論工程設計實踐中常見的有關低壓配電系統保護的若干問題。
圖一
二、短路保護
短路保護應在短路電流產生的熱作用和機械作用對被保護對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中，大多數的短路保護，均可以采用斷路器來實現。
采用斷路器來實現短路保護，首先應使斷路器的短路分斷能力線路的預期短路電流。
斷路器一般有三個指標來表示其分斷能力，即極限短路分斷能力、運行短路分斷能力和短時耐受電流。各個指標的含義如下：
極限短路分斷能力(icu)，是指在一定的試驗參數(電壓、短路電流、功率因數) 條件下，經一定的試驗程序，能夠接通、分斷的短路電流，經此通斷后，不再繼續承載其額定電流的分斷能力。它的試驗程序為ot(線上)co (o為分斷，t 為間歇時間，一般為3min，co表示接通后立即分斷)。試驗后要驗證脫扣特性和工頻耐 壓。
運行短路分斷能力(ics)，是指在一定的試驗參數(電壓、短路電流和功率因數) 條件下，經一定的試驗程序，能夠接通、分斷的短路電流，經此通斷后，還要繼續承載其額定電流的分斷能力，它的試驗程序為ot（線上） cot (線上)co。
短時耐受電流(icw),是指在一定的電壓、短路電流、功率因數下，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是在短延時脫扣時 ，對斷路器的電動穩定性和熱穩定性的考核指標，它是針對b類斷路器的，通常icw的 小值是：當in2500a時，它為12in或5ka，而in＞2500a時，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斷能力或運行分斷能力均達到框架式斷路器的水平，但當在使用其作為電源主開關時，還應按上式驗算其短時耐受電流的指標能否滿足要求，應特別注意，大多塑殼斷路器為a類斷路器，沒有短時耐受電流的要求，即使是b類的塑殼斷路器，其短時耐受電流一般比框架斷路器小得多，一般小于15ka(1s)，所以，不是每一個塑殼斷路器都可以滿足要求的。
從短路發生到短路保護電器動作并分斷短路電流需要一定的時間，一般要求配電系統在承受這段時間的短路電流后不會被破壞，這就必須對配電系統中的各種電器、導體及相關連接件進行熱穩定和動穩定的校驗。
《低壓配電設計規范》規定，絕緣導體的熱穩定校驗應符合下列規定：
當短路持續時間不大于5s時，絕緣導體的熱穩定應按下式進行校驗：
（2）
式中 s絕緣導體的線芯截面（mm2）；
i短路電流有效值（均方根值a）；
t 在已達到允許 高持續工作溫度的導體內短路電流持續作用的時間（s）；
k不同絕緣的計算系數。
一，在d點發生三相短路，設高壓側短路容量為500mva，變壓器容量為1000kva ，d,yn-11接法，u%=6%，負載損耗pk=8.12kw，qf3長延時整定為50a, l1回路采用vv-5x16，長10m，經計算，短路電流id=7140a，斷路器qf3瞬時動作。可以認為從脫扣器動作到完全分斷短路電流的時間就是（式2）中的t（s），t的大小和斷路器的性能有關，表一列出幾種常見情況下的t值。