低压配电系统中配电级数的选择

【摘要】配电系统是否安全可靠、经济实用并便于管理，其配电级数的设计是至关重要的。相关规范规定，在低压配电设计中，从变压器低压侧用电设备的配电级数一般不超过三级，对于重要的负荷，上下级保护电器的动作应具有选择性。在实际工程的设计中，由于对配电级数的理解不到位，导致了配电系统经济技术上部合理的情况时有发生。本文首先区分了配电级数和保护级数的不同概念，对保护级之间选择性的问题做了理解，最后重点探讨了低压系统中各级配电保护的选择性配合。

【关键词】低压配电系统；配电级数；保护级数；断路器；故障线路

一、对配电级数和保护级数的理解

配电级数是一个供电回路经配电装置分配成几个供电回路过程的次数，通过几次分配就称作几级配电。对于一个配电装置而言，总进线开关与分支配出开关合起来算做一级配电，这与其总进线开关是否具有保护功能无关。

保护级数则是按保护开关的上下级个数来确定的，它既与配电级数有联系又不同于配电级数。同一电压等级的配电级数，高压不宜多于两级，低压不宜多于三级；而保护级数则可能达到四级甚至五级，一般情况下各级保护之间需要进行保护配合，即动作应具有选择性。

二、保护级之间选择性的问题

保护的选择性是指协调具有保护功能的电源，当系统任意点故障后可以被位于仅靠故障点的上一级保护电源消除，而且只能由其单独类消除，从而保证其他回路的工作连续性。选择性保护对于所有故障电源（即无论是过负荷、接地故障还是短路等任何一种故障）都能实现选择性保护时未完全选择性。当仅在一定故障电流范围内实现选择性保护时为部分选择性。对于重要负荷，其供电线路上、下级保护电气的选择性，可保证故障时不致越级切断线路而引起非故障线路的设备终端供电，这对设备的供电可靠性是很重要的。

如果当过载或短路故障发生时，d1和d2断路器均跳闸，那么此保护就无选择性，如图1所示。

对保护分级有充分的理解，有助于合理设置上下级保护电气的选择性。规范只规定了对于重要负荷需要有选择性，但对重要负荷没有说明和列举，对于是完全选择还是部分选择也无具体要求。根据笔者对相关规范的理解，重要负荷为一级负荷、二级负荷及消防负荷；对于一级负荷及消防负荷，须做到完全选择，对于二级负荷，部分选择即可。

三、低压系统中各级配电保护的选择性配合

低压配电系统一般分二到三级，不宜超过三级。第一级为变电所低压柜，第二级为中间（楼层）配电箱，第三级为终端配电箱。应尽量减少配电级数，级数少有利于保护的选择性配合。对于各级配电保护的选择性配合探讨如下：

（一）变电所低压柜

1、断路器的形式

一般总开关及联络开关采用框架断路器，出线开关采用塑壳断路器。

2、总开关与联络开关的选择方法

总开关与联络开关应有选择性，方法一是按选择性表格选型，框架电流一般相差二级时可以保证选择性要求；方法二是联络开关取消瞬时保护，总开关于分开关的长延时保护整定值的比值不小于1：6，方法三是联络开关改为框架式负荷开关。

3、总开关与分开关的选择方法

总开关与分开关应有选择性，以施耐德mt型框架开关与nsx型塑壳开关为例，经查表比对，基本上实现了全系列的全选择性保护。《工业于民用配电设计手册》建议为保证选择性低压总开关取消瞬时保护，仅设短延时保护，这是没有必要的。变压器低压出线总开关不宜取消瞬时保护，一方面难以复核系统设备及排线的动热稳定性，大短路电流时应该采用能量保

护快速分闸以减少对电气设备及母排的损害，特别是对变压器的损害，另一方面，低压总开关采用延时脱扣不利于高压侧继电保护的整定。同时目前上级框架开关于下级塑壳开关已实现了自然的完全选择性，不必考虑短路故障电流过大的问题。

4、变电所低压总开关宜采用具有全参数调节的智能型脱扣器，采用三段式保护或四段式保护（增加接地故障保护，建议作用于信号）。

5、当变电所少数出线开关容量较大而采用框架断路器时，设计时一定要注意，此回路应尽量减少容量，不行时可分成二路出线，应保证总开关于分开关的长延时整定电流的比值大于1.6且框架电流相差2.5倍以实现自然的完全选择性。

6、变电所出线开关建议采用电子脱扣器，重要回路采用智能脱扣器，三段式保护。一方面是满足对下级配电前段线路保护的灵敏度要求，一方面是为更好的满足保护选择性的要求。当于下级配电开关的瞬动满足不了选择性要求时可取消出线开关瞬时保护改用短延时保护。

（二）中间（楼层）配电箱

一般总开关及出线开关采用塑壳断路器，若由变电所至中间（楼层）配电箱采用放射式供电，则中间（楼层）配电箱总开关可以采用负荷开关，这样由于上级变电所出线开关至本箱的分开关距离较远，短路电流相差较大，更易实现保护选择性，当有保护死区时上级变电所出线开关可采用三段保护以提高保护灵敏度；当由变电所至本箱采用树干式配电，则本箱总开关应采用断路器。变电所出线开关、本箱总开关及分开关均应按照所选断路器品牌的选择性配合表进行选型，以实现完全选择性配置。

（三）终端配电箱

一般总开关采用塑壳断路器，分开关采用塑壳或微型断路器。当分开关采用微型断路器，主开关采用塑壳断路器时，其选择性容易实现。当分开关及主开关均采用微型断路器时，上下级只有部分选择性，则要求计算此处的短路电流。当小于选择性极限电流时可以满足选择性要求，否则主开关智能采用微型断路器。若由中间（楼层）配电箱至终端配电箱采用放射式供电，则终端配电箱总开关可以采用负荷开关，易实现于上级的保护选择性；当为树干式供电时，则本箱总开关应采用断路器。中间（楼层）配电箱出线开关、本箱总开关及分开关均应按照所选断路器品牌的选择性配合表进行选型，实现完全选择性配置。

（四）智能脱扣器断路器

设计低压配电系统时，要准确地计算故障电流，恰当地选择保护电器，正确确定保护电气的动作电流和动作时间，才能保证有选择性地切断故障线路。随着电子技术运用的深入，配置智能脱扣器的断路器在建筑工程逐渐推广和使用。智能脱扣器在过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地故障的动作电流值和动作时间都在一定范围内可调，这给上下级保护的选择性实现提供了很大的技术便利。建议在选择配电系统的开关电器时，尽量选择一个厂家一个系列的产品，在实现选择性设计时，有更具体的数据可供参考，其保护电气的级间选择性配合情况，可参照产品的技术参数去实施。

四、结语

综上，低压配电线路发生故障时，既要保证可靠地分段故障线路，又要尽可能地缩小断电范围，减少不必要的停电，即要有选择性地分断保护电器。正确理解低压配电的配电级数、保护级数及级间选择性，对实现简单、可靠、稳定的低压配电系统有重要作用。在设计中严格进行低压电器的选择性设计，把握好可靠性、经济性的关系，提高设计质量。