摘要：通過(guò)分析傳統(tǒng)的斷路器級(jí)間時(shí)間—電流保護(hù)特性曲線，斷路器發(fā)生保護(hù)時(shí)的完全選擇性和部分選擇性及電流選擇性和時(shí)間選擇性，并且結(jié)合了當(dāng)短路故障發(fā)生時(shí)斷路器選擇性與斷路器動(dòng)作發(fā)生的靈敏性的關(guān)系并對(duì)此進(jìn)行總結(jié)。并以上述總結(jié)為基礎(chǔ)析提出一種適用于小型斷路器實(shí)現(xiàn)區(qū)域選擇性聯(lián)鎖的控制方案。

關(guān)鍵字：小型斷路器；斷路器的極間配合；選擇性保護(hù)；ZSI

一、引言

在現(xiàn)如今的低壓配電系統(tǒng)里，發(fā)生短路故障產(chǎn)生的電流的熱效應(yīng)對(duì)配電系統(tǒng)的損害與配電系統(tǒng)各級(jí)間的配合不當(dāng)而產(chǎn)生不必要停電而造成損失是低壓配電系統(tǒng)需要解決而又相互矛盾的兩個(gè)問(wèn)題[1]。配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的各種短路是難以避免使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能在最短的時(shí)間里消除出故障，保持供電的連續(xù)性和可靠性是配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容。因此應(yīng)盡可能的縮短系統(tǒng)不必要的反應(yīng)時(shí)間，并且盡可能的控制斷電的范圍。區(qū)域選擇性連鎖則是為了解決反應(yīng)時(shí)間和保護(hù)選擇正確性的的矛盾而產(chǎn)生的一項(xiàng)技術(shù)[2]。不過(guò)小型斷路器體積較小，空間難以安裝適用于塑殼式斷路器的控制芯片，因此本文擬設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的ZSI保護(hù)方案，更契合小型斷路器的使用環(huán)境及自身?xiàng)l件。

二、傳統(tǒng)的小型斷路器的極間配合設(shè)計(jì)分析

（1）斷路器的上下級(jí)關(guān)系

一般的斷路器分類分為A型和B型兩種，A型代表斷路器非選擇型斷路器不具有選擇性，其中的脫扣器為短延時(shí)，沒(méi)有需要耐受短路電流要求，一般為普通熱磁脫扣器。B型則是選擇型斷路器，它的脫扣器是可以進(jìn)行選擇的短延時(shí)，有需要短時(shí)耐受短路電流的要求，一般使用的電子脫扣器[3]。我們一般使用的小型斷路器均為A型，所以要進(jìn)行改良小型斷路器基礎(chǔ)上提出適用小型斷路器的ZSI技術(shù)。

（2）斷路器的完全選擇性及部分選擇性

假定D2斷路器發(fā)生短路故障，D1是D2的上級(jí)斷路器，想要D1和D2獲得完全選擇性，則D2下級(jí)斷路器的故障值（從過(guò)載電流到最大三相短路電流）產(chǎn)生時(shí)D2斷路器分?jǐn)啵珼1斷路器不動(dòng)作。為此需D1，D2斷路器參數(shù)應(yīng)滿足下列兩式：

滿足上述關(guān)系，D1和D2獲得完全得選擇性。不過(guò)一般情況，式（2）很難滿足，當(dāng)短路電流關(guān)系為時(shí)，D1的瞬時(shí)脫扣裝置啟動(dòng)，而瞬時(shí)脫扣器很難達(dá)到選擇性要求，這種情況D1，D2之間只具有部分選擇性[4]。

（3）斷路器的電流選擇性及時(shí)間選擇性

在配電系統(tǒng)中中，電源到故障點(diǎn)間的正常工作電流和短路過(guò)載故障電流，會(huì)因?yàn)楣收宵c(diǎn)的遠(yuǎn)離電源而線性減小。上下級(jí)斷路器，D1上級(jí)D2下級(jí)， ，當(dāng)配電的級(jí)數(shù)下降時(shí)，相應(yīng)斷路器的正常工作電流和短路過(guò)載故障電流隨級(jí)數(shù)下降[5]。

電流選擇性就是利用斷路器的正常工作電流和短路過(guò)載故障電流隨級(jí)數(shù)下降的保護(hù)特性偏移，當(dāng)D2斷路器的最大短路電流小于D1斷路器瞬時(shí)脫扣器整定值實(shí)際使用還要留出1.1倍的裕量，上下級(jí)獲得完全選擇性，否則只具有部分選擇性，當(dāng)下級(jí)斷路器D2出口處的短路電流值上述條件限制之前時(shí)具有選擇性，這個(gè)值被稱做選擇性極限電流，如果超過(guò)了這個(gè)值，只能獲得部分選擇性。時(shí)間選擇性是下級(jí)斷路器發(fā)生故障脫扣的流程時(shí)間取與上級(jí)斷路器的承載故障電流不動(dòng)作的時(shí)間差得到的。

（4） 斷路器選擇性與斷路器保護(hù)動(dòng)作靈敏性間的關(guān)系

斷路器保護(hù)動(dòng)作靈敏性就是，斷路器工作的線路末端會(huì)發(fā)生的最小短路電流值與斷路器短路保護(hù)動(dòng)作的整定電流之比，即

一般使用中要求 K≥1.3。

由以上得知，非選擇型斷路器的完全選擇性和其動(dòng)作靈敏性間相互矛盾，在工程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用選擇斷路器的種類，設(shè)定延時(shí)參數(shù)做出取舍。

三、小型斷路器的區(qū)域聯(lián)鎖方案設(shè)計(jì)

區(qū)域選擇性連鎖就是為了解決上述的傳統(tǒng)選擇性和速動(dòng)性間的矛盾因?yàn)橹悄茈娖鞯某霈F(xiàn)普及產(chǎn)生。當(dāng)配電系統(tǒng)的發(fā)生短路過(guò)載等故障時(shí)時(shí)，不但要準(zhǔn)確的切除故障點(diǎn)還要盡可能小范圍的將故障從電力系統(tǒng)中排除，減小不必要的停電，盡可能的保證配電系統(tǒng)中的大部分用電器正常運(yùn)行[6]。

ZSI原理是保護(hù)電器之間的工作狀態(tài)及所保護(hù)線路的實(shí)時(shí)狀態(tài)通過(guò)信號(hào)線聯(lián)通交換并根據(jù)智能處理器的自動(dòng)判斷處理實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)中中各級(jí)保護(hù)電器之間的優(yōu)化選擇性配合[7]。

現(xiàn)有ZSI技術(shù)一般只適用于塑殼式斷路器，而不適用于小型斷路器，因?yàn)樾⌒蛿嗦菲黧w積較小，空間難以安裝適用于塑殼式斷路器的控制芯片，所以提出一種群組控制形式。

假定D1和D2在配電系統(tǒng)分屬上下級(jí)斷路器，他們具有獨(dú)立的脫扣器和共同的智能處理器，斷路器D2的短路延時(shí)人工設(shè)置大于D1。D1處短路電流大于整定值時(shí)，控制器判斷D1瞬動(dòng)并向上級(jí)D2發(fā)送ZSI信號(hào)[8]。D2動(dòng)作情況由處理器檢測(cè)狀態(tài)信號(hào)來(lái)給出控制信號(hào)：

1.當(dāng)D1的ZSI信號(hào)并檢車到D2處短路電流也大于D2整定值，則D2根據(jù)預(yù)設(shè)延時(shí)工作

2.收到ZSI信號(hào)但D2電流小于其整定值，D2無(wú)動(dòng)作。

將類似情況拓展到3級(jí)情況時(shí)當(dāng)D1處短路電流大于整定值，處理器檢測(cè)D1處ZSI信號(hào)并分別檢測(cè)D2處D3處的工作狀態(tài)，電路狀態(tài)，來(lái)判斷電路中的D2，D3如何動(dòng)作。

這種ZSI技術(shù)與傳統(tǒng)的那種各級(jí)間獨(dú)立運(yùn)行互相傳送聯(lián)鎖信號(hào)相比，具有簡(jiǎn)單，成本低，體積小。互相配合設(shè)定更加容易清晰的優(yōu)點(diǎn)，更適合智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 張培銘 智能電網(wǎng)與智能電器系統(tǒng).電器與能效管理技術(shù) 2014 5 9.

[2] 鮑光海 低壓控制與保護(hù)電器智能化技術(shù)研究.博士學(xué)位論文.福州大學(xué) 2011

[3] 何瑞華 我國(guó)低壓斷路器現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)向 電氣技術(shù)2009 9 13.

作者簡(jiǎn)介：閻放（1993—），男，遼寧沈陽(yáng)人，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院2016級(jí)電氣工程專業(yè)碩士研究生，研究方向：電器及其控制。