低壓配電系統(tǒng)中配電級數(shù)的選擇

鄧仲滔

【摘 要】配電系統(tǒng)是否安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用并便于管理，其配電級數(shù)的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。相關(guān)規(guī)范規(guī)定，在低壓配電設(shè)計(jì)中，從變壓器低壓側(cè)用電設(shè)備的配電級數(shù)一般不超過三級，對于重要的負(fù)荷，上下級保護(hù)電器的動(dòng)作應(yīng)具有選擇性。在實(shí)際工程的設(shè)計(jì)中，由于對配電級數(shù)的理解不到位，導(dǎo)致了配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)上部合理的情況時(shí)有發(fā)生。本文首先區(qū)分了配電級數(shù)和保護(hù)級數(shù)的不同概念，對保護(hù)級之間選擇性的問題做了理解，最后重點(diǎn)探討了低壓系統(tǒng)中各級配電保護(hù)的選擇性配合。

【關(guān)鍵詞】低壓配電系統(tǒng)；配電級數(shù)；保護(hù)級數(shù)；斷路器；故障線路

一、對配電級數(shù)和保護(hù)級數(shù)的理解

配電級數(shù)是一個(gè)供電回路經(jīng)配電裝置分配成幾個(gè)供電回路過程的次數(shù)，通過幾次分配就稱作幾級配電。對于一個(gè)配電裝置而言，總進(jìn)線開關(guān)與分支配出開關(guān)合起來算做一級配電，這與其總進(jìn)線開關(guān)是否具有保護(hù)功能無關(guān)。

保護(hù)級數(shù)則是按保護(hù)開關(guān)的上下級個(gè)數(shù)來確定的，它既與配電級數(shù)有聯(lián)系又不同于配電級數(shù)。同一電壓等級的配電級數(shù)，高壓不宜多于兩級，低壓不宜多于三級；而保護(hù)級數(shù)則可能達(dá)到四級甚至五級，一般情況下各級保護(hù)之間需要進(jìn)行保護(hù)配合，即動(dòng)作應(yīng)具有選擇性。

二、保護(hù)級之間選擇性的問題

保護(hù)的選擇性是指協(xié)調(diào)具有保護(hù)功能的電源，當(dāng)系統(tǒng)任意點(diǎn)故障后可以被位于僅靠故障點(diǎn)的上一級保護(hù)電源消除，而且只能由其單獨(dú)類消除，從而保證其他回路的工作連續(xù)性。選擇性保護(hù)對于所有故障電源（即無論是過負(fù)荷、接地故障還是短路等任何一種故障）都能實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)時(shí)未完全選擇性。當(dāng)僅在一定故障電流范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)時(shí)為部分選擇性。對于重要負(fù)荷，其供電線路上、下級保護(hù)電氣的選擇性，可保證故障時(shí)不致越級切斷線路而引起非故障線路的設(shè)備終端供電，這對設(shè)備的供電可靠性是很重要的。

如果當(dāng)過載或短路故障發(fā)生時(shí)，D1和D2斷路器均跳閘，那么此保護(hù)就無選擇性，如圖1所示。

對保護(hù)分級有充分的理解，有助于合理設(shè)置上下級保護(hù)電氣的選擇性。規(guī)范只規(guī)定了對于重要負(fù)荷需要有選擇性，但對重要負(fù)荷沒有說明和列舉，對于是完全選擇還是部分選擇也無具體要求。根據(jù)筆者對相關(guān)規(guī)范的理解，重要負(fù)荷為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷及消防負(fù)荷；對于一級負(fù)荷及消防負(fù)荷，須做到完全選擇，對于二級負(fù)荷，部分選擇即可。

三、低壓系統(tǒng)中各級配電保護(hù)的選擇性配合

低壓配電系統(tǒng)一般分二到三級，不宜超過三級。第一級為變電所低壓柜，第二級為中間（樓層）配電箱，第三級為終端配電箱。應(yīng)盡量減少配電級數(shù)，級數(shù)少有利于保護(hù)的選擇性配合。對于各級配電保護(hù)的選擇性配合探討如下：

（一）變電所低壓柜

1、斷路器的形式

一般總開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)采用框架斷路器，出線開關(guān)采用塑殼斷路器。

2、總開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的選擇方法

總開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)應(yīng)有選擇性，方法一是按選擇性表格選型，框架電流一般相差二級時(shí)可以保證選擇性要求；方法二是聯(lián)絡(luò)開關(guān)取消瞬時(shí)保護(hù)，總開關(guān)于分開關(guān)的長延時(shí)保護(hù)整定值的比值不小于1：6，方法三是聯(lián)絡(luò)開關(guān)改為框架式負(fù)荷開關(guān)。

3、總開關(guān)與分開關(guān)的選擇方法

總開關(guān)與分開關(guān)應(yīng)有選擇性，以施耐德MT型框架開關(guān)與NSX型塑殼開關(guān)為例，經(jīng)查表比對，基本上實(shí)現(xiàn)了全系列的全選擇性保護(hù)?！豆I(yè)于民用配電設(shè)計(jì)手冊》建議為保證選擇性低壓總開關(guān)取消瞬時(shí)保護(hù)，僅設(shè)短延時(shí)保護(hù)，這是沒有必要的。變壓器低壓出線總開關(guān)不宜取消瞬時(shí)保護(hù)，一方面難以復(fù)核系統(tǒng)設(shè)備及排線的動(dòng)熱穩(wěn)定性，大短路電流時(shí)應(yīng)該采用能量保護(hù)快速分閘以減少對電氣設(shè)備及母排的損害，特別是對變壓器的損害，另一方面，低壓總開關(guān)采用延時(shí)脫扣不利于高壓側(cè)繼電保護(hù)的整定。同時(shí)目前上級框架開關(guān)于下級塑殼開關(guān)已實(shí)現(xiàn)了自然的完全選擇性，不必考慮短路故障電流過大的問題。

4、變電所低壓總開關(guān)宜采用具有全參數(shù)調(diào)節(jié)的智能型脫扣器，采用三段式保護(hù)或四段式保護(hù)（增加接地故障保護(hù)，建議作用于信號）。

5、當(dāng)變電所少數(shù)出線開關(guān)容量較大而采用框架斷路器時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意，此回路應(yīng)盡量減少容量，不行時(shí)可分成二路出線，應(yīng)保證總開關(guān)于分開關(guān)的長延時(shí)整定電流的比值大于1.6且框架電流相差2.5倍以實(shí)現(xiàn)自然的完全選擇性。

6、變電所出線開關(guān)建議采用電子脫扣器，重要回路采用智能脫扣器，三段式保護(hù)。一方面是滿足對下級配電前段線路保護(hù)的靈敏度要求，一方面是為更好的滿足保護(hù)選擇性的要求。當(dāng)于下級配電開關(guān)的瞬動(dòng)滿足不了選擇性要求時(shí)可取消出線開關(guān)瞬時(shí)保護(hù)改用短延時(shí)保護(hù)。

（二）中間（樓層）配電箱

一般總開關(guān)及出線開關(guān)采用塑殼斷路器，若由變電所至中間（樓層）配電箱采用放射 式供電，則中間（樓層）配電箱總開關(guān)可以采用負(fù)荷開關(guān)，這樣由于上級變電所出線開關(guān)至本箱的分開關(guān)距離較遠(yuǎn)，短路電流相差較大，更易實(shí)現(xiàn)保護(hù)選擇性，當(dāng)有保護(hù)死區(qū)時(shí)上級變電所出線開關(guān)可采用三段保護(hù)以提高保護(hù)靈敏度；當(dāng)由變電所至本箱采用樹干式配電，則本箱總開關(guān)應(yīng)采用斷路器。變電所出線開關(guān)、本箱總開關(guān)及分開關(guān)均應(yīng)按照所選斷路器品牌的選擇性配合表進(jìn)行選型，以實(shí)現(xiàn)完全選擇性配置。

（三）終端配電箱

一般總開關(guān)采用塑殼斷路器，分開關(guān)采用塑殼或微型斷路器。當(dāng)分開關(guān)采用微型斷路器，主開關(guān)采用塑殼斷路器時(shí)，其選擇性容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)分開關(guān)及主開關(guān)均采用微型斷路器時(shí)，上下級只有部分選擇性，則要求計(jì)算此處的短路電流。當(dāng)小于選擇性極限電流時(shí)可以滿足選擇性要求，否則主開關(guān)智能采用微型斷路器。若由中間（樓層）配電箱至終端配電箱采用放射式供電，則終端配電箱總開關(guān)可以采用負(fù)荷開關(guān)，易實(shí)現(xiàn)于上級的保護(hù)選擇性；當(dāng)為樹干式供電時(shí)，則本箱總開關(guān)應(yīng)采用斷路器。中間（樓層）配電箱出線開關(guān)、本箱總開關(guān)及分開關(guān)均應(yīng)按照所選斷路器品牌的選擇性配合表進(jìn)行選型，實(shí)現(xiàn)完全選擇性配置。

（四）智能脫扣器斷路器

設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)時(shí)，要準(zhǔn)確地計(jì)算故障電流，恰當(dāng)?shù)剡x擇保護(hù)電器，正確確定保護(hù)電氣的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間，才能保證有選擇性地切斷故障線路。隨著電子技術(shù)運(yùn)用的深入，配置智能脫扣器的斷路器在建筑工程逐漸推廣和使用。智能脫扣器在過載長延時(shí)、短路短延時(shí)、短路瞬時(shí)、接地故障的動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間都在一定范圍內(nèi)可調(diào)，這給上下級保護(hù)的選擇性實(shí)現(xiàn)提供了很大的技術(shù)便利。建議在選擇配電系統(tǒng)的開關(guān)電器時(shí)，盡量選擇一個(gè)廠家一個(gè)系列的產(chǎn)品，在實(shí)現(xiàn)選擇性設(shè)計(jì)時(shí)，有更具體的數(shù)據(jù)可供參考，其保護(hù)電氣的級間選擇性配合情況，可參照產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)去實(shí)施。

四、結(jié)語

綜上，低壓配電線路發(fā)生故障時(shí)，既要保證可靠地分段故障線路，又要盡可能地縮小斷電范圍，減少不必要的停電，即要有選擇性地分?jǐn)啾Ｗo(hù)電器。正確理解低壓配電的配電級數(shù)、保護(hù)級數(shù)及級間選擇性，對實(shí)現(xiàn)簡單、可靠、穩(wěn)定的低壓配電系統(tǒng)有重要作用。在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格進(jìn)行低壓電器的選擇性設(shè)計(jì)，把握好可靠性、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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