浅谈低电压配电保护断路器过电流脱扣器动作值的整定与校验

[摘 要]在配电电路中，断路器过电流脱扣器的整定值计算与校验是安全供电的重要组成部分，是实现迅速可靠地切除电气故障的必要工作。为此，本文将对低压配电断路器过电流脱扣器动作值的计算整定和校验进行粗略的介绍和探讨。

[关键词]整定值 选择性 灵敏系数 级差 短路电流

中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0152-01

正文

1、整定原则

设计规范要求过电流脱扣器动作值的计算与整定应满足下述3个条件：

（1）电路电流在正常工作中或用电设备在正常起动状态下，过电流脱扣器不应脱扣动作。

（2）配电电路中发生短路或接地故障时能适时、可靠地分断故障回路。

（3）配电线路发生故障时，要求断路器有选择地切断故障回路。

低压断路器分为选择型与非选择型2种。非选择型断路器只有短路瞬动和过载长延时动作的2段保护特性，而选择型断路器具有短路短延时、特大短路瞬动、过载长延时的3段保护特性。

2、断路器过电流脱扣器动作电流的计算与整定

2.1 长延时过电流脱扣器的计算整定

（1）在不计配电电路导线过载绝缘损坏的前提下，长延时过电流脱扣器动作电流Ir1的整定值应满足下列4项条件：

a.Ir1应避开线路计算电流Ijs，即

Ir1≥K1・Ijs（A） ①

式中：K1――可靠系数，取1.1。

可靠系统K1是根据长延时过电流脱扣器的返回电流值的要求，使断路器不致发生非选择性分断。根据断路器标准，配电用断路器的长延时过电流脱扣器的返回电流为其整定电流Ir1的90%。

b. 对于只有1台电动机的线路，其尖峰电流就是电动机的起动电流Iqd。线路上接有n台电动机时，线路上的尖峰电流按一式计算：

Ipk=Ijs+（Iqd-Ied）max ②

（Ipk-Ied）max为线路中起动电流最大的1台电动机的起动电流Iqd与额定电流Ied之差。由于Ir1小于尖峰电流，所以只能从动作时间上躲开电动机起动时所引起的尖峰 电流。根据实际经验，可用最大1台电动机的起动电流Iqd与该线路的计算电流Ijs值的对比关系进行整定。

当Iqd≤1.5Ijs时，可以认为起动对长延时脱扣器无影响，即按正常条件确定整定电流，其3Ir1可返回时间可以选最小值。

当Iqd≥2Ijs时，则应考虑起动电流的影响。当电动机为轻载起动时，线路保护断路器的3Ir1可返回时间应大于3S；重载起动时，应大于8S；特别频繁重起动时，应大于15S。

当1.5Ijs

对于保护电动机过载的断路器，Ir1=Ied。可返回时间有1、3、5、8、15S几档，可按电动机实际起动时间选用其中的某档。

2.2 断路器过电流脱扣器瞬时动作值Ir3的计算整定

（1）非选择型断路器

非选择型断路器瞬时脱扣器的动作电流Ir3按避开尖峰电流Ipk整定。但必须指出，断路器瞬动动作时间为全分断时间（约20ms），而电动机的全起动电流包括周期分量与非周期分量，其值为电动机起动电流Iqd’的1.7倍左右，所以瞬动电流要按避开电动机的全起动电流整定，对于接有多台电动机的线路上的断路器，其瞬动电流则按避开线路中起动电流最大的1台电动机全起动电流与线路运行电流之和整定（满足灵敏度）。

（2）选择型断路器

选择型断路器瞬时过电流脱扣应以避开下级断路器出线处三相短路电流来整定。但选择型断路器中的“短路短延时动作”和“特大短路瞬时动作”即保证低压断路器之间动作的选择性，又使得特大短路时能瞬时切除故障。在图1所示低压配电系统中，若QF1为选择型断路器，其短延时脱扣动作电流按电避开L1线段尖峰电流整定，瞬时脱扣动作电流按避开QF2出线端三相最大短路电流整定，则当L3线段发生短路时，应由QF2动作，只有当QF2拒动时，QF1的短延时脱扣才动作。此时，QF1的短延时脱扣器起到QF2的后备保护作用。而QF1的瞬时动作脱扣器只有当L1线段内发生短路时才动作。

2.3 选择型断路器短延时脱扣动作电流的整定

断路器短延时过电流脱扣动作值Ir2的计算：

Ir2≥K2*Ipk’ ⑦

式中：K2――可靠系数，取1.2。

Ipk’――以区别Ipk，不包括电动机

起动时的非周期性分量电流值。

短延时脱扣器的延时时间分0.1S（或0.2S）、0.4S、0.6S 3种，可按各级断路器选择性配合的要求选取。

3、断路器过电流脱扣动作灵敏度校验

3.1 长延时过电流脱扣动作灵敏度校验

仅作线路过载保护时，不必检验其动作灵敏度。

3.2 断路器过电流瞬动脱扣器动作灵敏度

（1）非选择型断路器的检验

非选择型断路器的瞬动脱扣是配电线路中短路保护的常见保护方式，保护线路的全长，因此要按线路末端最小短路电流进行动作灵敏度校验。瞬动脱扣动作的灵敏系数K1r3按下式计算：K1r3=≥1.3 ⑨

式中：I’dmin――保护的下一级重要线路末端在最小运行方式下的短路电流，A。I’dmin是为了保证在短路故障时瞬动脱扣能可靠动作。1.3倍是考虑到可能的误差而提出的可靠系数，如果短路电流达不到Ir3的值，也达不到Ir2的值，则应从导线截面、敷设方式和Ir3、Ir2的整定值等方向解决：

a.零序电流保护。

b.选用选择型配电断路器的短延时脱扣作为线路主保护。

c.剩余电流保护。

（2）选择型断路器的检验

3.3短延时（选择型）过电流脱扣器动作灵敏度校验

短延时过电流脱扣延时时间约0.2～0.6S，但分断的电流较小，而且带有短延时脱扣器保护的线路截面积往往不会太小，对于短路持续时间不大于5S的线路，可对导线的热稳定性按下式检验：Sd≥√t ⑩

式中：Sd――绝缘芯线截面积（mm2）；

Idmax――最大短路电流周期分量的有效值（A）；

t――短路电流持续时间（S）；

K――计算系数，按导线芯材料和绝缘材料而决定的常数。

如满足上式要求，可不必校验其动作灵敏度。但不满足时，应按下式进行校验，其灵敏度系数Kir2为：K1r2=≥1.3 ⑾

短延时过流脱扣器动作灵敏度一般容易满足要求。

4、断路器过电流脱扣器的整定值计算与校验在SGNEC供配电系统的应用情况

4.1我公司有七所低压变电所（终端站），其中有五个终端站的变压器低压侧断路器采用的是国产ME型产品，另两个终端站采用的是ABB和Schneider产品。ME系列和ABB断路器有二段过电流脱扣保护，而Schneider断路器有三段过电流脱扣保护，即过载长延时保护、短路短延时保护和特大短路瞬动保护。我厂供配电系统断路器过电流脱扣器的整定值的设定与校验遵循了论文中所述及的整定计算原则和灵敏度校验要求，并在长期的运行维护中根据实际负荷情况进行了部分的调整，使整个供配电系统不断趋向稳定、安全、高效的完善状态。

参考文献

[1]《电力工程》书号：编者：华中理工大学出版社。