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低压配电系统的选择性保护技术

2015-07-03 00:10
Radow
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  选择性保护是指两个或两个以上保护装置的动作特性进行相互配合,当在某个指定范围内发生短路、接地或其他过流现象时,在这个范围内指定动作的装置进行动作以切除故障,而此范围外的装置不动作。也就是当低压配电系统中某一点发生过流故障时,配电的电气设备按照预先规定的动作顺序进行有选择的开断动作,绝对不允许越级脱扣。选择性保护的重要意义在于:当低压配电系统出现短路故障、接地等过电流现象时,配电系统中的保护装置既要能够可靠切除故障,又要保证停电范围最小。

  1、系统选择性保护技术

  在短路保护的区域范围内,实现低压配电系统中断路器的保护性跳闸是很困难的,需要以下几种方法相互配合完成。

  1.1电流选择性

  当低压配电系统中发生短路故障时,可根据系统线路阻抗的差异造成上下级断路器测得短路电流大小的不同,进行电流的选择性保护。此项保护依靠相邻级的断路器中脱扣器的动作值不同来实现,这种方法可应用于A类塑壳断路器、小型断路器和剩余动作电流断路器的保护中。按照相关标准,一般要求断路器1的最小瞬动电流不小于断路器2的最小瞬动电流的1.4倍。

  1.2时间选择性

  当短路电流较大时,可根据上下级断路器动作时间不同来实现选择性保护。断路器的断开工作过程如下:发生短路故障后,脱扣器自动解扣,断路器的触头在操作机构的作用下断开,过程中产生的电弧经由灭弧装置熄灭,断路器开断工作完成。从短路开始到脱扣器即将解扣前的这段时间叫做脱扣时间;从短路发生直到全部分断动作完成的时间叫做全分断动作时间。为保证时间选择性,断路器必须满足:在安秒特性曲线中,主断路器的脱扣时间大于分支断路器的全分断动作时间。

  对于A类断路器,上下相邻两级断路器的脱扣曲线在过载区内不相交,也不重合,但在瞬动区,两条曲线则会出现交叉甚至重合。因此为实现时间选择性,上级断路器应采用具有耐受电流能力和短路短延时的B类断路器。

  1.3虚拟时间选择性

  当下级配线采用限流型断路器时,上级进线承受的短路电流与限流系数有关,限流系数越小,短路电流作用就会越小,线路的动作时间则会越长。故电流-脱扣特性曲线为反时限特性,这样增强了配线与进线的选择性保护特性。

  1.4逻辑选择性

  逻辑选择性,又叫做区域选择性联锁。逻辑选择性保护的实现以上下级断路器都具有通信功能和智能化功能为前提。逻辑选择性的工作程序如下:1)下级断路器发生故障并检测到故障后,向上级断路器发送信号,使其不脱扣;2)上级断路器接收到不脱扣指令,并执行指令,保持不脱扣;3)下级断路器跳闸动作,切除故障电源;4)上级断路器保持闭合,或者在设定时间内下级断路器不脱扣的情况下,进行脱扣。以下图1为例。

  图1区域选择性

  其工作原理为:1)断路器CB2的出线发生故障时,CB2断路器断开,将故障切除。2)断路器CB2发生故障时,断路器CB2的脱扣器自动向上级断路器CB1的脱扣器发出信号,使CB1由原来整定的脱扣时间改为延时时间,倘若超过了延时时间,断路器CB2仍然不跳闸,此时断路器CB1发生跳闸切除故障。3)如果断路器CB2发生故障后的故障电流远远大于其承受能力,断路器CB1无论收到CB2的信号与否,都即刻跳闸切除故障。

  1.5能量选择性

  能量选择性,是指以具有限流能力的上下级断路器为基础,利用脱扣器灵敏的脱扣性能反应线路的短路能量,实现选择性保护的技术。当发生故障,上下两级断路器均检测到大电流时,下级断路器具有很快的限流速度,使得短路能量低于上级断路器实现脱扣动作的能量,从而上级断路器无法动作。由上下级断路器的能量曲线可知,实现能量选择性的条件是:下级断路器的短路能量曲线低于上级断路器。

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