低壓配電系統(tǒng)選擇性保護(hù)技術(shù)研究

關(guān)梓清

摘要：本文以選擇性保護(hù)技術(shù)在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用為主要研究?jī)?nèi)容，分別簡(jiǎn)述低壓配電系統(tǒng)以及選擇性保護(hù)技術(shù)相關(guān)概念，分析選擇性保護(hù)技術(shù)適用情形及短路時(shí)的注意事項(xiàng)，并對(duì)選擇性保護(hù)技術(shù)實(shí)施及智能化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng);選擇性保護(hù)技術(shù);應(yīng)用要點(diǎn)

引言

低壓配電系統(tǒng)是根據(jù)不同用戶的需求，在遵循國(guó)家配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的前提下的具有自動(dòng)化、高性能等特點(diǎn)的智能配電系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常被用于電負(fù)荷不斷增多的情況下，不僅可以通過(guò)遙測(cè)和遙控等手段對(duì)電負(fù)荷進(jìn)行智能調(diào)節(jié)、節(jié)約電能，還能對(duì)使用范圍內(nèi)各種耗電設(shè)備的耗電量進(jìn)行記錄，如記錄插座、空調(diào)等用電電的高反與低谷進(jìn)行記錄，以此為電能管理提高依據(jù)。

1選擇性保護(hù)技術(shù)概述

選擇性保護(hù)技術(shù)是指在低壓配電系統(tǒng)中存在多個(gè)保護(hù)裝置或兩個(gè)或兩個(gè)以上子配電系統(tǒng)前提下，當(dāng)部分系統(tǒng)或線路發(fā)生故障時(shí)可通過(guò)保護(hù)裝置的選擇性動(dòng)作實(shí)現(xiàn)各部門間的配合，避免大規(guī)模故障的出現(xiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，選擇性保護(hù)技術(shù)就是在低壓配電系統(tǒng)發(fā)生電路、或接地過(guò)流等電流故障時(shí)，先從發(fā)生故障所在的斷路器跳閘，再由下而上依次切斷電源。當(dāng)圖示位置發(fā)生電路故障時(shí)，跳閘次序依次為：三級(jí)配電系統(tǒng)、二級(jí)配電系統(tǒng)、低壓進(jìn)線斷路器。自下而上的跳閘次序主要是為了最大程度的縮小電流故障的影響范圍，將故障造成的危害最小化。此外，在未發(fā)生電路故障時(shí)，選擇性保護(hù)技術(shù)還能為部分系統(tǒng)提供相應(yīng)的技術(shù)支持，從而有效避免配電系統(tǒng)故障的發(fā)生，優(yōu)化低壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。

2選擇性保護(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)施要點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)

2.1確定選擇性保護(hù)形式

選擇性保護(hù)形式的確定是基于上述的選擇性保護(hù)技術(shù)分類而言的，即在低壓配電系統(tǒng)中只有在不能實(shí)現(xiàn)完全選擇性時(shí)才采用部分選擇性。這就要求選擇性保護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)者與開(kāi)發(fā)者能及時(shí)調(diào)整低壓配電系統(tǒng)內(nèi)的線路，包括線路結(jié)構(gòu)及路徑等的調(diào)整。同時(shí)，要計(jì)算出短路電流，系統(tǒng)具有選擇性的前提是計(jì)算值比選擇性電流閥值低。同樣的，若高于電流閥值上級(jí)斷路器將失去選擇保護(hù)性。此外，若存在不允許停電的供電負(fù)荷時(shí)，應(yīng)優(yōu)先保證該位置的保護(hù)，合理配置斷路器來(lái)保證必須的供電。

2.2短路延時(shí)選擇性保護(hù)要點(diǎn)

在低壓配電系統(tǒng)中短路延時(shí)保護(hù)是選擇性保護(hù)的常見(jiàn)形式之一。一方面要盡可能的縮短短路延時(shí)時(shí)間，主要原因是在延時(shí)時(shí)間內(nèi)低壓配電系統(tǒng)的斷路器承受著巨大的短路電流，這不僅要求斷路器的質(zhì)量好，還會(huì)增加耗損成本。此外，在延時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，低壓配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)劇烈，嚴(yán)重影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在滿足選擇性保護(hù)的同時(shí)還需要縮短斷路器的延時(shí)時(shí)間。另一方面是實(shí)施三段保護(hù)，在低壓配電系統(tǒng)內(nèi)對(duì)斷路器實(shí)施三段保護(hù)會(huì)縮減上下級(jí)短路電流間的差距，選擇性保護(hù)被破壞及故障發(fā)生時(shí)上級(jí)斷路器與下級(jí)同時(shí)跳閘的情況下，應(yīng)解除瞬時(shí)速凍保護(hù)，僅采用短路延時(shí)保護(hù)。

2.3選擇性協(xié)調(diào)技術(shù)

在智能電網(wǎng)建設(shè)中，低壓配電系統(tǒng)的智能化的發(fā)展與應(yīng)用也成為了選擇性保護(hù)技術(shù)的新方向，選擇性協(xié)調(diào)保護(hù)技術(shù)開(kāi)始為低壓配電系統(tǒng)的發(fā)展助力。而選擇性保護(hù)協(xié)調(diào)技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：（1）早期的短路故障檢測(cè)，智能低壓配電系統(tǒng)要求提高系統(tǒng)自身的短路分析能力，這就要求選擇性保護(hù)技術(shù)與系統(tǒng)系統(tǒng)間高度配合，提高協(xié)調(diào)能力，從而實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能短路故障判斷與動(dòng)作。（2）預(yù)測(cè)短路電流，即根據(jù)選擇性保護(hù)協(xié)調(diào)技術(shù)對(duì)短路電流的后期走向做預(yù)測(cè)，這里所說(shuō)的預(yù)測(cè)主要是指峰值電流的預(yù)測(cè)。上述說(shuō)到，當(dāng)前低壓配電系統(tǒng)的使用要求是能記錄各電器用電峰值從而為智能控制中心提供決策依據(jù)。當(dāng)選擇性保護(hù)與系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)高度協(xié)調(diào)時(shí)，能快速得到短路電流預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，而此時(shí)低壓配電系統(tǒng)控制中心便能根據(jù)該信息自動(dòng)判斷各級(jí)斷路器的電流情況以及限流性能，從而準(zhǔn)確的對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。

2.4給定電流閥值時(shí)的選擇性

所謂的電流的選擇性是指二級(jí)配電系統(tǒng)中，兩只斷路器為上下級(jí)聯(lián)式，

給定電流閥值時(shí)，下級(jí)斷路器無(wú)論是發(fā)生短路故障還是過(guò)載電流小于上級(jí)斷路器等情況，都能保證故障發(fā)生時(shí)距離故障點(diǎn)最近的斷路器能及時(shí)并最先做出跳閘動(dòng)作。此時(shí)，負(fù)載發(fā)生過(guò)電流故障時(shí)，根據(jù)上述的選擇性保護(hù)原則可知，QF2先跳閘。而若QF2斷路器已被損壞無(wú)法觸發(fā)保護(hù)機(jī)制時(shí)，臨近的母線側(cè)斷路器也能實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)機(jī)制。

2.5邏輯選擇性

邏輯選擇性又可稱為——交區(qū)域選擇性聯(lián)鎖。與其他電流、時(shí)間選擇性相比邏輯選擇性保護(hù)情況更復(fù)雜，因此需要各級(jí)斷路器間的智能化達(dá)到一定程度，除此之外，各級(jí)斷路器間還需要有一定的通信能力，從而在故障發(fā)生時(shí)向上級(jí)斷路器發(fā)送故障信號(hào)。具體動(dòng)作流程可分為三步：第一步：下級(jí)斷路器在出現(xiàn)并檢測(cè)到相關(guān)故障時(shí)馬上將故障信號(hào)發(fā)送給最近的斷路器并向上級(jí)傳送，以便讓上級(jí)斷路器不會(huì)李佳恩斷閘。第二步：上級(jí)斷路器根據(jù)接受到的故障信號(hào)來(lái)判斷是否為不脫扣及跳閘指令，若為不脫扣指令便執(zhí)行該動(dòng)作。同時(shí)，下級(jí)斷路器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，執(zhí)行跳閘動(dòng)作，將故障處電源及時(shí)切除。第三步：上級(jí)斷路器在執(zhí)行不跳閘指令后，判斷在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)故障處斷路器是否已跳閘，若超過(guò)設(shè)定時(shí)間下級(jí)斷路器未跳閘則立即脫扣。

2.6能量的選擇性

當(dāng)聯(lián)級(jí)斷路器中，不止一個(gè)斷路器擁有限流保護(hù)能力時(shí)，需要將選擇性保護(hù)的重心放在能量選擇上來(lái)。能量選擇判斷依據(jù)主要是通過(guò)斷路器脫扣性能的好壞與反應(yīng)線路上短路電流能力來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)技術(shù)的能量選擇性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，故障發(fā)生時(shí)，哪一級(jí)斷路器最先檢測(cè)到強(qiáng)大的電流或短路電流，并能最先作出反應(yīng)、執(zhí)行跳閘動(dòng)作便具有較強(qiáng)的能量選擇性。由于下級(jí)斷路器限流速度遠(yuǎn)高于上級(jí)斷路器，因此下級(jí)斷路器能搶先讓短路能量在短時(shí)間內(nèi)降到上級(jí)斷路器限流標(biāo)準(zhǔn)下，使上級(jí)斷路器不跳閘，而此時(shí)上級(jí)斷路器的能量曲線應(yīng)一直高于下級(jí)。

2.7科學(xué)選擇漏電保護(hù)裝置

低壓配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，漏電保護(hù)裝置能夠確保系統(tǒng)安全。在漏電保護(hù)裝置的選擇時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）漏電保護(hù)裝置應(yīng)能斷開(kāi)被保護(hù)回路的所有帶電導(dǎo)體。（2）保護(hù)接地導(dǎo)體（PE線）不應(yīng)穿過(guò)漏電保護(hù)裝置的磁回路。（3）應(yīng)確保回路正常運(yùn)行時(shí)的自然泄漏電流不致引起漏電保護(hù)裝置誤動(dòng)作。（4）上下級(jí)漏電保護(hù)裝置之間應(yīng)有選擇性，并可通過(guò)額定動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間的級(jí)差來(lái)保證。（5）用于電子信息設(shè)備、醫(yī)療電氣設(shè)備的漏電保護(hù)裝置應(yīng)采用電磁式;另外，對(duì)不同的配電系統(tǒng)接地形式，漏電保護(hù)裝置選擇也有不同的要求。漏電保護(hù)裝置可以用于TN系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)中，但嚴(yán)禁用于TN-C系統(tǒng)。需注意的是用于TN-C-S系統(tǒng)中時(shí)，保護(hù)裝置的負(fù)荷側(cè)不得再出現(xiàn)保護(hù)接地中性導(dǎo)體，應(yīng)在漏電保護(hù)裝置的電源側(cè)將中性導(dǎo)體與保護(hù)接地導(dǎo)體分別引出。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，當(dāng)前低壓配電系統(tǒng)的使用范圍廣并且造福著廣大人民群眾，為了提高低壓配電系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，加大選擇性保護(hù)技術(shù)的研究具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。選擇性保護(hù)技術(shù)無(wú)論是內(nèi)容上還是方式上都存在一定的難度，在進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合選擇性保護(hù)技術(shù)的分類及選擇性配合條件來(lái)改進(jìn)技術(shù)，以此為低壓配電系統(tǒng)正常供電提供保障。

參考文獻(xiàn)：

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