低压配电线路保护的几个问题(任元会06.2.8) - 图文

低压配电线路保护的几个问题

中国航空工业规划设计研究院

任元会

[摘要] 本文系统地分析了低压配电线路保护的要求和实施方法，叙述了熔断器和断路

器的选型，及其参数的整定；提出处理好正常运行不动作和故障时应按规定时 间动作的关系，以及动作灵敏性和选择性的关系，指出全面理解和执行线路保 护的技术要求和注意点。

[关键词] 短路保护 过负载保护 接地故障保护 保护电器 熔断器

断路器 选择性动作

一 概述

低压配电线路遍布工业、农业、服务业的各个角落，同时也深入千家万户；不仅专业人员接触，也有众多非专业人员，以至普通老百姓都会触及，线路发生故障的几率大大增加。如设计、施工不当，将容易导致人身触电（间接接触），或线路损坏，甚至引起电气火灾。为此，在配电线路设计中，应严格执行《低压配电设计规范》（GB50054-95）的各项规定，包括加强绝缘，妥善接地，做好等电位联结，但最根本和广泛应用的是做好配电线路保护，正确整定保护电器各项参数，保证在故障时能按要求切断电源，以策安全。

二 全面实施低压配电线路保护规范要求

《低压配电设计规范》（本文简称《规范》）实施已十年，为广大电气设计师所熟知，并获得认真积极贯彻执行。但据知，仍有部分设计师和使用运行单位电气工程师对低压配电线路保护的要求缺乏完整系统地理解，

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难以全面、准确地把握。为此，本文拟对此作一较系统的叙述和分析，阐述各项要求的内在联系。

配电线路设计中，至少要考虑以下和保护相关的要求。

1、《规范》第四章规定配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，而且每段配电线路都应满足这三项保护要求（特别规定者除外）。 2、《规范》还规定上下级保护电器的动作应具有选择性，使故障时只切断该故障线路，而上级保护电器不应动作，力求缩小停电范围。 3、电路发生故障时，保护电器应能在规定时间内动作；另一方面，在正常工作和用电设备正常起动时，保护电器均不应动作。

4、《规范》规定导体截面应满足动热稳定要求，要和保护电器能协调配合，也就是选择的导体类型和截面，应该和保护电器类型和整定值相关联。

5、作为分断短路电流的保护电器，还应具有足够的分断能力。 以上各项要求密切关联，决定了保护电器的选型和参数整定，具有一定的复杂性，每一段线路和相应的每组保护电器，都应按以上条件一一计算、校验，确定各项参数。

为了全面实施《规范》的各项要求，特将规定的主要条件以及实施的方法和（或）计算式列于表1，以便全面理解和执行。

表1中的保护电器按《规范》规定编列了熔断器和断路器两类；而断路器按保护特性不同，又分为非选择性和选择性两类，由于其保护特性、实现选择性要求区别很大，应予特别关注。

表1中的接地故障保护按TN接地系统（包括TN-S、TN-C、TN-C-S）而编制，工程中TN系统仍应用最多，实施接地保护要求也较复杂。

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表1： 关于低压保护电器（低压熔断器和低压断路器）电流的整定

要求 保 护 电器 类型 低 压 熔 断 器 保证在正常工作条件下不应切断电路 正常 工作时 不切断 Ir≥Ijs 用电设备起动时不切断 （按单台或配电线路中 最大一台笼型电动机直接起动） 1、单台电动机： Ir值按允许通过的起动电流选择 对aM型熔断器：Ir≥（1.05~1.10）IM 对gG型熔断器：Ir≥（1.5~2.3）IM（参考值） 2、配电干线 Ir≥K[Ijs（n-1）+IM] K取1.0~1.3 Id1≥Kr ·Ir 切断时间≤5s时： Kr为4.5，5，6，7 切断时间≤0.4s时： Kr为8，9，10，11 （视Ir值大小定） 发生接地故障时 应保证在规定 时间内切断 保护电器应保证在导体达到过载温度前切断 过负载保护 短路保护热稳定校验 保护电器上下级之间应有选择性动作 （特别是首端应有选择性动作） 分断 能力 要求 Ijs≤Ir≤Iz （当Ir≤12A的刀型触头 和圆筒帽式熔断器： Ir≤0.85IZ） Ijs≤Izd1≤Iz 上下级均为熔断器时，按过电流选择比为1.6：1定，即 I ------ Ir（上）：Ir（下）≥1.6 S≥—√t K (适用于t≤5s) 熔断器额定电流值大体符合1.6：1定 当t≤0.1s时按 40 63 100 160 250 （K·S）2≥I2 t 50 80 125 200 315 同上 熔断器 的额定 分断电 流应不 小于最 大短路 电流周 期分量 有效值 低 压 断 路 器 Izd1≥Ijs 1、单台电动机： 长 Izd1 ≥IM 延 7.2倍Izd1的动作时间应大于电动机起动时 时间 脱 扣 2、干线： 器 当有大功率电动机时，应考虑7.2倍Izd1的动作时间 短 1、单台 延 Izd2 ≥1.2I q·M 时 脱 2、干线 扣 器 Izd2 ≥1.2[Ijs（n-1）+I q·M] 瞬 1、单台 时 Izd3 ≥（2.0~2.5）I q·M 脱 扣 器 2、干线 Izd3 ≥1.2[Ijs（n-1）+I’q·M] 1、运用瞬时脱扣器时： Id1≥1.3I zd3 1、 上级不宜选用非选择型断路器，因这种情况属无选择性。 2、上级用选择型断路器（一般用于主干线）应按以下要求整定： a ) Izd2（上）≥1.2 Izd3（下）或 Izd2（上）≥1.2 Izd2（下） b) 短延时时间：应比下级之最大熔断器之熔断时间大0.1~0.2s 通常要求：Izd2（上）≥（12~15）Ir（下） 延时宜为0.3~0.4s 2、带有短时脱扣器时： Id1≥1.3I zd2 3、当带有零序保护时： Id1≥1.3I zd0 （一般用于主干线） 4、当采用剩余电流保护时： Id1≥1.3I zd·G （一般用于主干线） 3、当带有短延时脱扣器时，Izd3不应太小，一般宜为12~15倍。 断路器 瞬时脱 扣器的 额定分 断电流 应不小 于最大 短路电 流周期 分量有 效值 注：1. 本表依据国家标准GB50054-95、电动机起动不切断的有关内容依据GB50055-93编制

2. 符号说明I q·M

Ir —熔断器熔体额定电流 Id1 —单相接地故障电流 I’q·M —笼型电动机的全起动电流（最大一台）（可取I q·M之2倍） Iz — 电缆或导线载流量，A

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Izd1 —断路器长延时脱扣器整定电流 Ijs —计算电流 S — 被保护电缆或导线截面，mm Izd2 —断路器短延时脱扣器整定电流 Ijs（n-1）—不包括最大一台电动机的计算电流 I — 预期短路电流，A

Izd0 —断路器零序保护整定电流 I M — 笼型电动机的额定电流 K — 电缆或导线热稳定系数（见GB50054-95） Izd·G —断路器剩余电流保护整定电流 I q·M — 笼型电动机的起动电流（最大一台） t — 短路持续时间，s

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设计时，在初定配电系统后，应从末端回路开始，自用电端到配电变压器低压侧，逐一对每段线路和保护电器按表1各项要求进行计算，以确定导体截面和保护电器参数。

三 实施配电线路保护要着重把握的几个问题 1、做好三项计算

线路负荷计算、短路电路计算，另加电压损失计算，是配电线路设计的基础。

(1) 线路负荷计算：按照该线路所接负荷安装功率，逐段计算出线路计算电流(Ijs)，是确定导体截面(S)和熔断器的熔体电流(Ir)或断路器的长延时脱扣器整定电流(Izd1)的主要依据（不是唯一的）。

(2) 短路电流计算：包括计算三相短路电流(I)和接地故障电流(Id1)两种，前者用以校验保护电器分断能力是否足够；后者是确定接地故障时保护电器动作灵敏性的重要依据。

(3) 电压损失计算：对离配电变压器较远的线路，将对导体截面大小有很大影响，从而也间接关系到线路保护电器参数。 2、处理好两对矛盾

(1) 正确处理保护电器在正常工作（含设备起动）时不应动作，而在故障时要可靠动作的矛盾

前者是常规要求，规定了保护电器整定电流的最低限值，低于此值就不能正常工作或起动；后者是按《规范》规定的保护要求，规定了保护电器整定电流的最高限值，若高于此值就不能保证故障时可靠动作。因此，设计时，只能在高低两限值之间确定整定电流。

有时，两者要求互相矛盾，后者要求的整定电流最高限值比前者的最

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