低压配电线路保护选择性技术分析

刘建兴

（枣矿集团铁运处，山东枣庄 277000）

0 引言

低压配电线路作为电力传输的媒介，使用频率较高，具有更高的危险发生频率。随着电力在日常生活中的应用范围越来越大，低压配电线逐渐出现在世界的每个角落，被越来越多的人接触，大大地增加了低压配电线路发生安全事故的频率。对于这一状况，最根本的解决办法是完善对配电线路的保护措施，确保低压配电线路能够长期处于安全与稳定的状态下。

1 低压配电线路保护选择性配合的必要性

低压配电线路在使用过程中，极易发生安全事故，需要采取必要的选择性配合措施，进一步提高配电线路整体的安全性与可靠性。在某些特殊情况下，必要的选择性配合措施是配电线路使用过程中必不可少的重要内容。国家针对低压配电线路设计制定过专项规范与条例，其内容有关配电线路保护选择性技术的重要意义以及使用原则。必须确保配电系统内部的各级保护电器，可以具有选择性地开展各项工作任务，这样才能与线路保护选择性技术之间进行有效配合。

我国早已完成保护电器的批量生产与使用，但由于技术和资金等方面的限制，我国保护电器的各项性能略逊于各国同期产品。因此，以低性能保护电器的配合，实现低压配电系统的各项工作，是十分困难的。近年国家在此领域投入大量资金和技术，我国低压电器得到较快发展，尤其是熔断器等相关产品的性能，得到极大改善。

在工程设计过程中，配电线路的保护选择性经常被各界忽略。低压配电保护的选择性对于整个配电系统而言，是十分关键的，尤其对于一级负荷，停电、断电会诱发火灾或爆炸等安全事故，对人身财产安全造成威胁。电力突然中断还会使生产过程出现断层，严重损坏产品或机械设备，甚至使部分公共区域产生混乱。再叠加停电引起的信号中断，进一步扩大人群恐惧，最终造成无法挽回的严重后果。因此，为了避免以上问题的发生，必须严格控制电力系统的总开关与分开关，使配电线路保护更具有选择性。

2 低压配电线路保护选择性的原理

2.1 保护选择性的定义

保护选择性的基本对象是电力系统中的各类自动保护装置，通过这些装置的有效配合，当电力系统出现问题或故障时，实现故障点的保护设备动作，而该设备的上级保护设备不动作。保护选择性按规则分为完全选择性和部分选择性两种情况：

（1）完全选择性。一旦在电力系统中发现存在故障点，必须保证故障处电流从负载侧的D2 处断路器进行动作分段，同时确保电源侧的D1 始终处于闭合状态。

（2）部分选择性。在确定保护选择性类型之前，实地分析短路故障的电流情况，如果电流较大就不能实现完全选择性，但不排除某一故障处电流值较低的情况，即故障点的上、下级断路器具有选择性。

在电力系统当中，选择性极限电流值一般指负载侧保护器和电源侧保护器在时间与电流之间产生的交点。一旦故障处的电流值高于此数值，可能出现电源侧保护器在负载侧保护器动作完成前，开展动作的情况，无法确切保证选择性。如果配电线路出现短路或过载，会使断路器跳闸，影响其选择性。

2.2 保护选择性的原理

由于低压配电线路的故障问题频繁发生，很多品牌的断路器转变了性能。以ABB 为例，其生产的断路器已由传统的框架式塑壳结构，转变为微型断路器结构，同时具有完全选择性。这种全新的断路器结构，配合原有电力系统中的其他各类装置，可以验证配电线路保护是否具有安全性。再根据配电线路的实际情况，选择最合适的断路器，形成完整的上、下级方案，最终达到保护选择性的效果。断路器的保护选择性是由以下两点作为自身工作的主要原理：

（1）时间选择性，主要用于低压短路电流的保护。在该情况下，上级断路器的脱扣时间做一定程度的延时，使下级断路器先行脱扣。短路保护电流的整定值之比＞1.5，就可以确保其保护的选择性。

（2）能量选择性，主要用于大短路电流的保护。该类情况必须充分融合断路器的限流能力和能量脱扣技术。如果两个断路器同时检测到大短路电流存在，则下级断路器必须快速限流，使上级断路器产生的电能支持其进行脱扣，进而实现完全的选择性。断路器的电流比＞2.5 时，就可以保证能量选择性。

2.3 保护选择性的条件

保护选择性分为自然选择性和延时选择性两种形式：

（1）自然选择性，利用断路器的壳架电流级差，实现保护选择性。该情况下，断路器之间进行有机配合与调查，实现选择性配置的良好应用。可以通过厂家提供的配合表来开展各项任务工作，进一步提高选择性的效力。

（2）延时选择性，利用短路短延时的方法，实现保护选择性。必须确保上级断路器的开启时间，不低于下级断路器进行全分闸的时间，这是实现延时选择性的先行条件。

3 低压配电线路保护的选择性配合

3.1 上下级断路器采用自然的完全选择性

一般购买机器时，生产厂家会搭配断路器，为买家提供对应的选择性配合表。因此，在选择断路器时，必须根据卖家所提供的选择性配合表来选择那些具有完全选择性的上、下级断路器。对于自然的完全选择性断路器，其优点是不论故障电流数值的高低，都可以始终确保其选择性，完全不用担心增加延时时间而加重整个电力系统的负担。配电系统的保护一定要将自然的选择性作为所有硬性条件的首要考虑因素，这样才能真正地满足上下级断路器所提出的各项要求。

通过对整个电力系统的合理规划以及设备选用，可以真正实现自然的完全选择性。在无法运用完全选择性的情况下，要及时更改选择性类型，在完全选择性之外，首要的选择类型是部分选择性。必须注意，如果想实现部分选择性，就必须使短路电流的数值始终低于选择性极限的电流总值。

3.2 断路器的脱扣器类型与选择性的关系

以施耐德品牌的断路器为例，其包括的脱扣器类型主要分为电磁脱扣器、电子脱扣器和智能脱扣器等。在低压配电线路当中，需要根据线路的实际情况选择脱扣器的类型。

电子脱扣器和智能脱扣器主要应用于电源端，属于三段保护，所能接受的电流范围较大，更容易满足线路对脱扣器的各项选择性要求。相比之下，热磁脱扣器属于二段保护，最适合末端配电区。电磁脱扣器大多用于电机的启动场合，及一些不容易跳闸的区域，防止脱扣器影响整个系统的稳定性。

3.3 各级配电保护的选择性配合

3.3.1 变电所低压柜

变电所低压柜的开关类型不同，对应选择不同的断路器，总开关一般选择框架式断路器，出线开关选择塑壳式断路器。变电所低压柜的总开关具有一定选择性：第1 种方法是按照选择性表格进行类型选择，在框架电流的相差值超过二级时可以确保其选择性要求；第2 种方法是取消联络开关的瞬动保护能力，控制总开关和分开关的长延时整定值在＜1.6 的范围内；第3 种方法是改变联络开关的形式，使其变成一种框架式的负荷开关。

变电所低压柜的总开关和分开关都具有一定选择性。曾有观点认为，为了确保开关的选择性，可取消瞬时保护，维护短延时。然而取消对总开关的瞬时保护，不利于电力系统动热装置的稳定性，会破坏变压器，影响到高压侧机继电保护的整定情况，这是没有必要的。选择变电所低压总开关时，最好选取具有三段保护的智能型脱扣器，不仅可以满足保护低压配电线路的灵敏性需求，还能够实现保护选择性。

3.3.2 中间楼层配电箱

楼层配电箱的总开关大多选用塑壳式断路器，若变电所与楼层配电箱的中间区域选用放射式供电，那么楼层配电箱的总开关也可以使用负荷开关。这是由于上级变电所的开关和配电箱距离相差较大，短路电流的差值更大，容易实现保护选择性。如果该区域存在保护死区，可以将出线开关更改为三段式保护装置，以此提高线路整体的灵敏性。如果变电所与楼层配电箱的中间区域选用树干式配电，那么配电箱的总开关可以使用断路器。选择变电所的总开关、出线开关以及分开关等装置，仍根据断路器的品牌类型和选择性配合表决定。避免所购装备与设备之间出现不匹配的现象，进而最终实现完全选择性的良好配置。

4 结束语

在低压配电线路的设计过程中融入保护选择性技术，需要更加全面地了解配电设计的规范性要求。特别是针对低压配电线路保护的各项要求，一定做好基本计算，严格控制设计参数，才能避免保护电器的两端出现矛盾，最终提高配电线路的安全性。