探究低壓配電開關柜斷路器保護功能設置及聯鎖控制

王德發

摘要：本文介紹了低壓配電系統中的主進、饋線斷路器保護功能配置，并對主進斷路器與母聯斷路器的聯鎖控制配置和備用電電源與應急電源，做出分析及建議。

關鍵詞：供配電系統;斷路器;配保護;聯鎖控制;備用電源與應急電源

引言

在建筑工程項目中，低壓配電系統的設計，目前有種追求“時尚”的現象，認為配電保護低壓斷路器均設置過載長延時和短路短延時、短路瞬時脫扣器三階段保護就是好，這是不合理的，缺乏因地制宜，缺乏針對性。所以正確的做法，應當結合項目的具體情況，應該有所選擇，區別對待，舉例說明如下：

一.對低壓主進斷路器，只設置過載長延時，短路短延時保護，不設短路瞬動保護，無電能管理監控系統不設短路瞬動保護的整定值，主要考慮與下級饋線斷路器的選擇性配合。

上海某購物中心項目低壓配電系統，設主變壓器及斷路器型號參數為：

主變容量為1250KVA，工作電流Ib=1804A， Ik3=30A， Id=15A，? 即：選用斷路器額定電流In=2500A。

1.過載長延時，取Ir=Ib，Ir=（0.7～0.8）In=1750～2000A，取Ir=2000A。

時限取tr=16s，時限選取范圍（0.5～24s）。

2.短路短延時，Isd=（4～6）Ir=8000～12000A，取Isd==5In=5x2000A=10kA。

1.3Isd≤Id，時限tsd=tsd下級+△t，取tsd=0.4s，（低壓短延時級差△t為0.2s）。

3.短路瞬動保護，主變處Ii可以不設。

Ii可取最大值15In，或設定為off。

（選取范圍Ii=12～15In，主變處不設短路瞬動保護。）

二.對主配電柜的饋線主干線回路斷路器A，只設置過載長延時，短路瞬動保護

因該購物中心項目低壓配電系統，無高要求的保護、測量和通信功能要求，如：接地故障保護、電力參數的測量及顯示、可編程觸點的功能及Modbus通信等，所以只設置過載長延時，短路瞬動保護。

各計算值如下：工作電流Ib=185A， Ik3=28kA， Id=10kA，即：選用斷路器額定電流In=250A。

1.過載長延時，取Ir=Ib，Ir=（0.7～0.8）In=175～200A，取Ir=200A。

時限取tr=16s，時限選取范圍（12～16s）。

2.短路短延時，饋線處可以不設。

1.3Isd≤Id，Isd=（4～6）Ir=800～_1200A，取Isd==5In=5x200A=1000A。

時限tsd=tsd下級+△t，取tsd=0.2s，

（低壓短延時級差△t為0.2s）。

3.短路瞬動保護，1.3Ii≤Id;Ii=12～15In，Ii可取Ii=12In=3kA。

若主進斷路器短延時取0.4s，則饋線主干線斷路器短延時則可取0.2s，亦可直取瞬動保護。則上級主進斷路器保護取短延時作為本級瞬動保護的后備保護，饋線處可以不設短路短延時保護。

4.單相接地故障保護，1.3Ig≤Id，（Ig為末端單相接地電流）

Ig≤Id/1.3=10kA/1.3=7.6kA，不設置單相接地故障保護。

5.另一方面，還要考慮到正常工作和設備起動時斷路器不應動作，因此整定電流必須要避讓躲過正常尖峰電流，則短延時整定電流應躲過短時間出現負荷尖峰電流。

Isd≥K{Iqm+IB（n-1）]

瞬時整定電流應躲過配電線路出現負荷尖峰電流。

Ii≥K{Igm+IB（n-1）]

Iqm：線路中最大一臺電動機的起動電流，約為額定電流的6～7倍

Igm：線路中最大一臺電動機全起動電流，約為Iqm的2倍

IB（n-1）：除最大單臺電動機外的線路計算電流

K：可靠系數，可取1.2

上述斷路器整定電流必須用上述尖峰電流進行校驗后，才能正確設置短路短延時整定電流和瞬時保護整定電流。

所以低壓變配電所中的饋線斷路器，應結合項目的具體情況及與上、下級斷路器的選擇性配合，一般只設置二階段保護就可以了。當然對部分不重要的配電回路還可以設置失壓分勵脫扣，既可以在自投互投時，下載部分負荷，防止變壓器不必要過載;或在火災時，切斷火災場所非消防設備電源，確保一、二級負荷繼續供電，保證了供電的可靠性。

三.關于主進低壓斷路器與母聯斷路器的聯鎖控制

當低壓配電系統為兩路電源，采用單母線分段、中間設母聯斷路器運行時，兩個進線斷路器與母聯斷路器之間，應設自投自復/自投不復/手動轉換。自投時應自動斷開非保障性負荷，籍以保證變壓器正常工作;而且兩個進線斷路器與母聯斷路器之間應設置其電氣機械聯鎖，如三鎖二鑰匙等，僅允許其中主進、母聯兩個斷路器同時合閘，進線斷路器的狀態決定母聯斷路器的狀態。

另外，在兩個斷路器與母聯斷路器在任何時候最多只能有兩個斷路器閉合時，其自投控制的斷路器宜采用失壓脫扣，當失壓脫扣不能滿足要求時，也可采用分勵脫扣。采用分勵脫扣，為的是有一定延時，達到可靠動作的目的。但是，分勵脫扣方式是間接判斷電源是否失電，環節較多，可靠性有所降低。而失壓脫扣最直接的采集電壓信號，可靠性大大提高。如蘭州某城市綜合體項目，采用MT框架斷路器的P型控制單元、配以M2C觸點和Zelio logic（微型PLC），可達到斷路器失壓脫扣的控制要求。

四.備用電源與應急電源

備用電源和應急電源容易混淆，如應用不當會產生嚴重后果。備用電源是在正常電源斷電時為了生產、經營等非安全因素繼續為某些設備供電的電源。作為電源設備的備用電源，有獨立市電、柴油發電機等，在北京藍廳某數據中心采用柴油發電機組不是為了人員疏散、逃生等安全因素而設立的，而是為了防止數據丟失、維持數據中心繼續運行而設立的，因此數據中心采用的柴油發電機組是典型的備用電源。

工業、民用建筑項目中，經常采用柴油發電機組為消防負荷供電，即為了人員安全疏散、安全逃生而設立的柴油發電機組就是應急電源。作為應急電源的電源設備，有柴油發電機、蓄電池設備等。

因此，《供配電系統設計規范》GB50052-2016版，規定備用系統要與應急系統分開設置，明確表明了兩類系統性質不同，要區別對待。須注意的是，當備用電源能滿足應急電源條件時，備用電源可以兼做為應急電源，以避免重復設置柴油發電機組等應急電源，但備用系統是要與應急系統分開。

五.結語

以上，通過對變配電所中的低壓主進斷路器的保護功能設置;饋線主干線斷路器的保護功能設置;以及低壓主進斷路器與母聯斷路器的聯鎖控制配置等工程實際，給出一些分析及建議，供電氣同仁們探討和參考，以利把建筑電氣設計工作做得更好。