[行业技术文章]低压配电技术的新发展-级间选择性连接

作者：王厚余


在低压配电系统设计中，多年来一直存在一个悬而未决的老难题，那就是当下级配电回路发生年夜短路电流的短路故障时，即使其上级庇护装有带短延时的所谓三阶段庇护断路器，也往往无选择性地越级跳闸，造成年夜面积停电，有时致使不应有的巨额经济损失。这是由于当配电回路阻抗小时下级回路的短路电流跨越上级断路器的瞬动整定值，使瞬动庇护越级动作而短延时庇护不起作用的缘故。由于技术上存在坚苦，上也持久未能解决这一难题。我国国家尺度《低压配电设计规范》（GB50054-95）不能不写出这样的划定：“第4.1.2条配电线路采用的上下级庇护电器，其动作应具有选择性；各级之间应能协调配合。但对于非重要负荷的庇护电器，可采用无选择性切断。”这一划定现实是说要保证有选择性动作是坚苦的。除非停电损失十分庞大的重要负荷，对其他一般负荷在设计中可以抛却短路庇护的动作选择性。这是一条限于那时（该规范1989年报批）技术水平的无可何如的划定。

值得欣愉的是这一老迈难题现时上已获得较好的解决，那就是采用本文将要介绍的级间选择性连锁技术，简称ZSI（ZoneSelectiveInterlocking）。


保证选择性的落后做法

在未运用ZSI之前对重要负荷是若何保证选择性的呢？据笔者领会国内和国外的做法

还不年夜不异。国内的做法多是从电源（变电所的低压配电盘）直接配电至未端用电装备，由于只有一级配电，断路器条理减至少，两级短路瞬动庇护整定值相差十分年夜，从而保证了上下级瞬动庇护的选择性。如斯保证选择性的错误谬误是年夜年夜增加了配电回路数，从而花费年夜电缆和配电装备，在经济上是很不合理的。

国外保证选择性的做法是按正常要求采用多级配电系统，但除未端断路器外其以上各级断路器都只有过截长延时和短路短延时庇护而取消短路瞬动庇护。它靠短延时上下级的时间差来保证短路庇护动作的选择性。这一做法的系统结构可设计得比力合理。但也带来另外一个问题，即除未级断路器外，其上各级断路器即使在出口处发生短路它也不能瞬时动作而只能延时动作。按上述GB50054-95规范第4.2.2条划定，发生短路时为知足热稳定要求，流太短路电流的导体的截面S应知足下式要求：

S≥I/K√t

式中I、t、k划分是短路电流有用值，短路电流作用时间（也即断路器动作时间）和计较系数。假设断路器延时动作，导体截面将按此式增年夜。越靠近电源的断路器其出口处短路电流越年夜，以致年夜到十分不合理的境界，其成效是年夜耗用的有色金属和尽缘材料。而断路器也需能承受长时间短路电流的热作用和机械作用，这也必然增年夜断路器的制造成本。所以国外这类全靠短延时来保证选择性的做法也是难以使人知足的。

ZSI园满地解决了配电系统短路庇护的选择性问题

由于电子信息技术的迅猛成长，八十年月后期上推出了所谓智能型断路器，它有许多新功能，从而年夜年夜提高了断路器的性能，使配电系统得以设计得更臻完善。其中就是ZSI，它能园满地解决短路庇护的级间选择性问题。当未端回路上A点发生短路时，CB⒋瞬时动作，这时候CB⒊也检测出短路电流，它经由过程旌旗灯号线给CB⒉、CB⒈发出旌旗灯号（同理，CB⒉也给CB⒈发出一样的旌旗灯号），使CB⒉、CB⒈的瞬动元件被锁住而不动作，同时CB⒊也给自已发出自锁旌旗灯号，使自己的瞬动元件不动作，只有0.1S的延时动作，以作CB⒋的后备短路庇护，从而在CB⒋和CB⒊间实现了选择性动作。当B点短路时，情况不异。CB⒊仍给CB⒈、CB⒉发出连锁旌旗灯号，短路电流也小，对回路导体截面的影响不年夜。当C点短路时，CB⒉检测出短路电流，它发出旌旗灯号，使CB⒈不能瞬动而只剩0.5S的延时动作，而CB⒉自己未自锁，也未接到前级的连锁旌旗灯号，可瞬时动作，从而年夜年夜减小了被庇护线路的截面。当D点短路时，CB⒈未接收到前级发来的连锁旌旗灯号，它可立即瞬时动作，以减轻被庇护导体承受的短路能的冲击。

综上所述，可见ZSI具有秀的知足配电系统选择性要求的功能。该瞬动则瞬动，该延时则延时；即不增加配电回路数，也不需放年夜导体截面。应当说ZSI是现时上能知足配电系统选择性要求的一项新技术。它可用在重要负荷上，也可用在一般较重要负荷上。换言之，保证系统庇护选择性的面将因ZSI的推行运用而拓宽了，到时本文前述的国标规范GB50054-95的第4.1.2条将是以而改写。

ZSI技术在我国尚有特宣传推行

ZSI在国外一些中低压工网络和其他重要网络已经是一项成熟而运用相当普遍的技术。这些年我国一些厂商也供给带有ZSI的断路器。但笔者领会在智能型断路器的销售中，要求设置装备摆设ZSI的其实不多。其缘由恐不是我国不需要ZSI，也不是ZSI增加成本太高，缘由可能出在我国电气人员对ZSI还不够领会，不知若何运用。如我们能对ZSI技术广为宣传，一些厂商能提供具体的运用资料，使设计人员安心地运用它，相信这项新技术在我国将会风行一时的。至于ZSI的价格更不应成为问题，它不外是在已采用的智能型断路器中增加一个功能而已。如前所述，ZSI可年夜削减配电回路数和导体截面，它能有用地避免年夜面积停电引发的庞大经济损失。与这些效益相比，两相权衡，采用ZSI增加的这一点投资就眇乎小哉。