在低壓電網(wǎng)中,廣泛采用斷路器作過載、短路保護(hù)。但是,如果斷路器選用不當(dāng),可能造成誤動(dòng)作或拒絕動(dòng)作,失去了它應(yīng)起的保護(hù)作用,反而降低了供電的可靠性。設(shè)計(jì)選用斷路器的需要考慮的總的原則是:
1、有足夠的接通與分?jǐn)嗄芰Γ?/P>
2、滿足系統(tǒng)選擇性保護(hù)的要求;
3、合理的性價(jià)比。
首先確定斷路器結(jié)構(gòu)類型后,然后是電氣參數(shù)的選擇。所謂電氣參數(shù)選擇,除了斷路器的額定電壓、額定電流和通斷能力外,一個(gè)重要的問題是如何選擇斷路器過電流脫扣器的整定電流和保護(hù)特性以及配合等,以達(dá)到比較理想的協(xié)調(diào)動(dòng)作。
一、一般選用原則
這里指的是選用任何斷路器所必須遵守的原則:
1、斷路器的額定工作電壓≥線路額定電壓
2、斷路器的額定電流≥線路計(jì)算負(fù)載電流。
3、斷路器的額定短路通斷能力≥線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流,一般按有效值計(jì)算。
假如選用的斷路器額定電流與要求相符,但額定短路通斷能力小于斷路器安裝點(diǎn)的線路最大短路電流,則必須提高選用斷路器的額定電流,而按線路計(jì)算負(fù)載電流選擇過電流脫扣器的額定電流。如果這樣還不能滿足需要,則可考慮下述三種解決方案:
①采用級(jí)聯(lián)保護(hù)(或稱串級(jí)保護(hù))方式,就是利用上一級(jí)斷路器和該斷路器一起動(dòng)作來提高短路分?jǐn)嗄芰Α2捎眠@種方案時(shí),需將上一級(jí)斷路器的脫扣器瞬動(dòng)電流整定在下級(jí)斷路器額定短路通斷能力的80%左右。
②采用限流斷路器。
③采用斷路器加后備熔斷器。但是應(yīng)注意,這樣就放棄了選擇性分?jǐn)?/P>
4、線路末端單相對(duì)地短路電流≥1.25倍斷路器瞬(或短延時(shí))時(shí)脫扣器整定電流。
這對(duì)負(fù)載電流較小、配電線較長(zhǎng)的情況尤其重要。因?yàn)榫路較長(zhǎng)時(shí),末端短路電流較小,單相對(duì)地短路電流就更小。這里的“單相對(duì)地”是指三相三線制中一相對(duì)地而言。相對(duì)于短路時(shí),短路電流要通過大地(接地電阻較大),因而短路電流較小,有時(shí)比過電流脫扣器整定電流還要小,不能使過電流脫扣器動(dòng)作,因而在單相對(duì)地短路時(shí)便失去保護(hù)。在這種情況下,如不能滿足上述要求,則需采取特別措施來解決。通常,一相對(duì)地接地故障的保護(hù)有三種方法:種是在零線上裝設(shè)電流互感器,互感器二次側(cè)接電流繼電器,發(fā)生單相對(duì)地短路時(shí),繼電器動(dòng)作,使斷路器分?jǐn)啵涣矸N是采用帶零序電流互感器的線路,或采用漏電繼電器,敏度較高。采用這兩種方法時(shí),變壓器中性點(diǎn)均應(yīng)接。第三種方法是可采用具有單相接地保護(hù)功能的斷路器。
5、斷路器欠電壓脫扣器額定電壓=線路額定電壓。是否需要欠電壓保護(hù),應(yīng)按使用要求而定,并非所有斷路器都需要帶欠電壓脫扣器。在某些供電質(zhì)量較差的系統(tǒng),選用帶欠電壓保護(hù)的斷路器,反而會(huì)因?yàn)殡妷翰▌?dòng)而經(jīng)常造成不希望的斷電。在這種場(chǎng)合,若必須帶欠電壓脫扣器,則應(yīng)考慮有適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。
6、具有短延時(shí)的斷路器,若帶欠電壓脫扣器,則欠電扣器必須是延時(shí)的,其延時(shí)時(shí)間≥短路延時(shí)時(shí)間。
7、斷路器的分勵(lì)脫扣器額定電壓=控制電源電壓。
8、電動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的額定工作電壓=控制電源電壓。
9、校核斷路器的接線方向,如果斷路器技術(shù)文件或端子上表明只能上進(jìn)線,則安裝時(shí)不可采用下進(jìn)線。母聯(lián)開關(guān)則一定要選用可下進(jìn)線的斷路器。除一般選用原則外,應(yīng)注意斷路器的用途。對(duì)配電用斷路器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器的選用特點(diǎn)應(yīng)分別考慮。
二、配電用斷路器的選用
配電用斷路器是指在低壓電網(wǎng)中專門用于分配電能的斷路器,包括電源總開關(guān)和負(fù)載支路開關(guān)。在選用這一類斷路器時(shí),除考慮上述一般選用原則外,還需特別考慮把系統(tǒng)的
故障限制在最小范圍內(nèi),防止故障時(shí)擴(kuò)大停電區(qū)域,為此需增加下列選用原則
1、斷路器的長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作電流整定值≤導(dǎo)線容許載流量。對(duì)于采用電線電纜的情況,可取電線電纜容許載流量的80%。
2、3倍長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作電流整定值的可返回時(shí)間≥線路中最大起動(dòng)電流的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間。
3、短延時(shí)動(dòng)作電流整定值≥1.1×(Ijx+1.35kIed)式中
ljx—線路計(jì)算負(fù)載電流;
K-電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù);
Ied-電動(dòng)機(jī)額定電流。
4、瞬時(shí)電流整定值≥1.1x(ljx+k1kIedm)
式中k1—電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊系數(shù),一般取k1=1.72;
Iedm-最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流
5、短延時(shí)的時(shí)間階梯按配電系統(tǒng)的分段而定。一般時(shí)間階梯為2~3級(jí)。每級(jí)之間的短延時(shí)時(shí)差為0.1-0.2s,視斷路器短延時(shí)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作精度而定,其可返回時(shí)間應(yīng)保證各級(jí)的選擇性動(dòng)作。選定短延時(shí)階梯后,最好按被保護(hù)對(duì)象的短時(shí)耐受電流加以校核。為保證選擇性可考慮區(qū)域聯(lián)鎖。
6、為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的選擇性,可采用區(qū)域聯(lián)鎖措施。設(shè)有下圖所示的電力系統(tǒng),斷路器分裝在三級(jí)(個(gè)區(qū)域),控制線可聯(lián)鎖多臺(tái)斷路器。區(qū)域1、區(qū)域2中的斷路器都有短路延時(shí)t2。當(dāng)有短路電流通過斷路器時(shí),斷路器經(jīng)延時(shí)t2分?jǐn)唷H粼趨^(qū)域2下端發(fā)生短路,檢測(cè)故障的智能控制器送一個(gè)信號(hào)給上級(jí)斷路器,并檢查到下級(jí)斷路器到達(dá)的信號(hào)。如果有下級(jí)斷路器送過來的信號(hào),斷路器將在脫扣延時(shí)期內(nèi)保持閉合。如果下級(jí)沒有送過來信號(hào),不論脫扣器是否有延時(shí),斷路器將瞬時(shí)斷開。這樣減少了故障動(dòng)作范圍,縮短了斷路器的分?jǐn)鄷r(shí)間,降低了斷路電流對(duì)設(shè)備的危害,對(duì)斷路器短路延時(shí)和接地故障保護(hù)都適用。
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三、電機(jī)保護(hù)斷路器的選用
電動(dòng)機(jī)保護(hù)斷路器可分為兩大類:一類是指斷路器只作保護(hù)而不負(fù)擔(dān)正常操作;另一類是指斷路器需兼做跋扈和不頻繁操作之用。后一類情況需要考慮操作條件和通電操作性能。電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器的選用原則為:
1、延長(zhǎng)時(shí)電流整定值=電動(dòng)機(jī)額定電流
2、瞬時(shí)整定電流
(1)對(duì)保護(hù)籠型異步電動(dòng)機(jī)的斷路器,瞬時(shí)整定電流=(8~15)倍電動(dòng)機(jī)額定電流;取決于倍保護(hù)籠型異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率和啟動(dòng)條件。
(2)對(duì)于保護(hù)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的斷路器,瞬時(shí)整定電流=(3~6)倍電動(dòng)機(jī)額定電流,取決于被保護(hù)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率和啟動(dòng)條件。
(3)6倍延長(zhǎng)時(shí)電流整定值的可返回時(shí)間≧電動(dòng)機(jī)實(shí)際啟動(dòng)時(shí)間。按啟動(dòng)時(shí)負(fù)載的輕重,可選用可返回時(shí)間為1s、3s、5s、8s、15s中的某一檔。