配電線路的自我保護(hù)分析

謝　輝

摘要：從配電線路的保護(hù)要求和保護(hù)電器發(fā)展的角度，分析和比較了熔斷器和斷路器的主要優(yōu)缺點。給出了設(shè)計中有關(guān)熔斷器和斷路器的選型方案。指出應(yīng)正確認(rèn)識熔斷器和斷路器各自的作用和特點，以及他們在不同條件下所發(fā)揮的作用。

關(guān)鍵詞：熔斷器斷路器保護(hù)

1配電線路的保護(hù)

1.1配電線路保護(hù)要求低壓配電線路，為了防護(hù)在發(fā)生故障(如過載、短路和接地故障)時危及人身安全(間接接觸導(dǎo)致的電擊)，或是線路過熱而導(dǎo)致?lián)p壞甚至引起電氣火災(zāi)，配電線路應(yīng)有必要的防護(hù)措施，以保護(hù)線路安全和用電安全。由于低壓配電線路遍布各種建筑以致戶外各處，發(fā)生故障的幾率大，而且有大量非專業(yè)人員可能接觸，更顯得這種防護(hù)特別重要。最主要的防護(hù)措施就是在各級配電線路裝設(shè)保護(hù)電器，以保證在電路發(fā)生故障時，能有效地斷開故障電路。這些保護(hù)應(yīng)符合GB50054—95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。為此，各級線路不僅要設(shè)置保護(hù)電器，還必須要正確整定其參數(shù)，以保證在規(guī)定的時間內(nèi)可靠切斷故障；還要求應(yīng)有選擇地切斷電路，即要求最靠近故障點的保護(hù)電器動作，而其上級的保護(hù)電器不動作，以使得切斷電路的范圍最小。

1.2保護(hù)電器的類型和發(fā)展保護(hù)電器主要有兩種：一是斷路器，二是熔斷器。斷路器類型很多，從與本文相關(guān)的保護(hù)特性看，有非選擇型和選擇型斷路器兩大類；此外，還有帶漏電防護(hù)的斷路器。這些保護(hù)電器各有自身的特點，自然也有其不足之處，應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)各自的具體條件和要求選用，不能簡單的用先進(jìn)或落后給予評價。

在當(dāng)今世界，特別是一些發(fā)達(dá)國家，斷路器產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展十分迅速，不斷研制出更新型、保護(hù)功能更完善的斷路器。近十年來，差不多每十年左右更新?lián)Q代一次，一直到推出功能完善、具有通信模塊的智能型斷路器，為配電線路防護(hù)提供了性能極佳的保護(hù)電器。

2熔斷器和斷路器的比較

現(xiàn)就熔斷器和斷路器的保護(hù)性能和其他特點進(jìn)行比較，斷路器則按非選擇型和選擇型兩類分別敘述。

2.1熔斷器

2.1.1熔斷器的主要優(yōu)點和特點①選擇性好。上下級熔斷器的熔斷體額定電流只要符合國標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過電流選擇比為1.6:1的要求，即上級熔斷體額定電流不小于下級的該值的1.6倍，就視為上下級能有選擇性切斷故障電流；②限流特性好，分?jǐn)嗄芰Ω撸孩巯鄬Τ叽巛^??；④價格較便宜。

2.1.2熔斷器的主要缺點和弱點①故障熔斷后必須更換熔斷體；②保護(hù)功能單一，只有一段過電流反時限特性，過載、短路和接地故障都用此防護(hù)；③發(fā)生一相熔斷時，對三相電動機(jī)將導(dǎo)致兩相運(yùn)轉(zhuǎn)的不良后果，當(dāng)然可用帶發(fā)報警信號的熔斷器予以彌補(bǔ)，一相熔斷可斷開三相；④不能實現(xiàn)遙控，需要與電動刀開關(guān)、開關(guān)組合才有可能。

2.2非選擇型斷路器

2.2.1主要優(yōu)點和特點①故障斷開后，可以手操復(fù)位，不必更換元件，除非切斷大短路電流后需要維修；②有反時限特性的長延時脫扣器和瞬時電流脫扣器兩段保護(hù)功能，分別作為過載和短路防護(hù)用，各司其職，③帶電操機(jī)構(gòu)時可實現(xiàn)遙控。

2.2.2主要缺點和弱點①上下級非選擇型斷路器間難以實現(xiàn)選擇性切斷，故障電流較大時，很容易導(dǎo)致上下級斷路器均瞬時斷開；②相對價格略高；③部分?jǐn)嗦菲鞣謹(jǐn)嗄芰^小，如額定電流較小的斷路器裝設(shè)在靠近大容量變壓器位置時，會使分?jǐn)嗄芰Σ粔颉，F(xiàn)在有高分?jǐn)嗄芰Φ漠a(chǎn)品可以滿足，但價較高。

2.3選擇型斷路器

2.3.1主要優(yōu)點和特點①具有非選擇性斷路器上述各項優(yōu)點；②具有多種保護(hù)功能，有長延時、瞬時、短延時和接地故障(包括零序電流和剩余電流保護(hù))保護(hù)，分別實現(xiàn)過載、斷路延時、大短路電流瞬時動作及接地故障防護(hù)，保護(hù)靈敏度極高，調(diào)節(jié)各種參數(shù)方便，容易滿足配電線路各種防護(hù)要求。另外，可有級聯(lián)保護(hù)功能，具有更良好的選擇性動作性能；③現(xiàn)今產(chǎn)品多具有智能特點，除保護(hù)功能外，還有電量測量、故障記錄，以及通信借口，實現(xiàn)配電裝置及系統(tǒng)集中監(jiān)控管理。

2.3.2主要問題①價格很高，因此只宜在配電線路首端和特別重要場所的分干線使用；②尺寸較大。

3配電線路特點

3.1配電線路特點和對保護(hù)電器的要求

3.1.1配電系統(tǒng)通常有樹干式和放射式兩類，還有兩者的混合系統(tǒng)。一般樹干式系統(tǒng)的干線較長，對保護(hù)電器要求較高，往往需要高檔保護(hù)電器，即選擇型斷路器。

3.1.2配電線路可分為主干線、分干線和末端線路三種。主干線是從變電所低壓配電屏引出的饋電線，當(dāng)為樹干式線路，此干線容量很大時，通常使用母干線。

3.1.3末端線路是直接連接用電設(shè)備，短路或接地故障時，要求盡快甚至瞬時切斷電路，無選擇性要求。

3.2配電線路故障特點

3.2.1短路和接地故障，發(fā)生在末端回路多，大約占到90％以上，特別是插座回路更是如此，原因是插頭、插座和移動電器及其導(dǎo)線和接頭等較容易出故障；

3.2.2就故障類型而言，接地故障多，相間短路少，前者約占80％—90％：

3.2.3電動機(jī)等設(shè)備的末端回路，通常是過載多，短路故障較少，電動機(jī)的過載約占80％以上，而過載是用熱繼電器保護(hù)的，不會使熔斷器、斷路器動作。

3.3保護(hù)電器選型方案據(jù)前面敘述的電路故障特點和幾種保護(hù)電器性能的比較，提出保護(hù)電器選型方案的建議。本文只論述熔斷器和斷路器的選型方案，而不涉及保護(hù)電器參數(shù)的整定。

3.3.1以下位置應(yīng)選用選擇型斷路器①變壓器低壓出線的總開關(guān)：②變電所低壓配電屏引出的母干線，或引出的電流容量較大(如500A以上)的樹干式線路的保護(hù)，③重要場所的低壓配電屏引出的電流容量較大(如300A以上)的放射式線路保護(hù)。

3.3.2以下位置可選用非選擇型斷路器①末端回路的保護(hù)，②靠近末端回路的上一級分干線的保護(hù)，當(dāng)供給用電設(shè)備不多，且偶然停電影響不太大時。

3.3.3以下位置宜選用熔斷器①配電線路中間各級分干線的保護(hù)：②變電所低壓配電屏引出的電流容量較小(如300A以下)的主干線的保護(hù)；③有條件時也可用作電動機(jī)末端回路的保護(hù)，但此處不宜選用gG型熔斷器(即全范圍分?jǐn)?、一般用途的熔斷?，而應(yīng)選用aM型熔斷器(即部分范圍分?jǐn)?、電動機(jī)保護(hù)用熔斷器)。因aM型熔斷器選用的熔斷體額定電流比gG型小得多，有利于提高保護(hù)靈敏性，也避免了使上級保護(hù)電器選的過大。

4合理應(yīng)用熔斷器

4.1正確認(rèn)識熔斷器在配電線路保護(hù)的作用和地位，熔斷器和斷路器各有其特點，在不同條件下發(fā)揮作用。

4.2修訂熔斷器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行熔斷器國家標(biāo)準(zhǔn)GB135391—92和GB13539.2—92是1992年頒布實施的，系等效采用IEC269標(biāo)準(zhǔn)，IEC已于1998年和1999年修訂了該標(biāo)準(zhǔn)，建議及時修訂該國標(biāo)，使熔斷器標(biāo)準(zhǔn)跟上國際先進(jìn)水平。

4.3努力提高熔斷器產(chǎn)品水平。由于對熔斷器應(yīng)用的一些不正確理解和其他原因，近年來該產(chǎn)品市場不景氣，一些企業(yè)技術(shù)進(jìn)步較少。希望能按新的IEC標(biāo)準(zhǔn)和新修訂國標(biāo)，必要時引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，生產(chǎn)更高水平、更多品種的產(chǎn)品，如aM系列熔斷器等產(chǎn)品。

4.4低壓配電成套裝置和配電箱，應(yīng)有一定數(shù)量的熔斷器方案，以供配電設(shè)計人員和用戶選用。