选择性保护

：配电保护应是系统的保护。

介绍了配电系统选择性保护的分类和实现的途径，分析了断路器限流在减少短路危害和实现选择性保护中的作用。

并讨论了实现限流的方法和限流的分级。

关键词：选择性保护全选择性部分选择性限流级联保护
配电系统的连续、安全供电和可靠保护，是衡量系统质量的标志。

先进的系统能最大限度提供供电的连续性和合理的保护，为此，提出断路器的选择性保护和具有限流功能是必要的。

本文就断路器的选择性保护和限流作一探讨。

1 选择性保护
当故障(过载,短路,绝缘)发生时,只能由最靠近故障点的上级断路器脱扣。

保证对无故障回路供电的连续性。

这就是选择性保护。

见图1。

1.1 选择性保护的分类
配电系统的选择性保护分部分选择性和全选择性两类。

1.1.1 部分选择性
在一定的电流范围内能实现选择性保护，但在此电流范围之外不具有选择性保护。

这被称为具有部分选择性。

例如：当故障短路电流超过下级断路器的脱扣值，但还小于上级断路器的脱扣值时，则下级跳闸，上级不跳。

实现选择性保护。

当故障短路电流超过下级断路器的脱扣值，也超过上级断路器的脱扣值时，如果上级断路器没有短延时功能，则上下级同时跳闸，或甚至上级断路器跳，下级还不跳。

就不具有选择性保护。

后果是：不该断电的无故障回路也停电了，即故障波及的范围扩大了。

1.1.2 全选择性
在全电流范围内，都能实现选择性保护。

也就是只有离故障点最近的断路器跳闸。

始终能把由于故障造成的停电控制在最小范围内。

1.2 选择性的实现
1.2.1 电流选择性
1.2.1.1 过载脱扣特性的上下配合
配合原则是上级断路器的约定不动作电流大于下级断路器的约定动作电流。

1.2.1.2 瞬动脱扣特性的上下级配合
配合原则是上级断路器的瞬动不动作电流大于下级断路器的瞬动动作电流的峰值。

1) 上级ACB或MCCB与下级MCCB的配合(符合标准为GB14048.2对GB14048.2)
应满足：上级特性的下限值(8In上)大于下级特性的上限蜂值（21/ 2x12In下）。

即：In上＞2.12In下。

例如：下级63A的MCCB，上级至少要133.56A的MCCB,则应选用160A或以上的MCCB。

2) 上级MCCB与下级C型MCB的配合(符合标准为GB14048.2对GB10963)。

应满足：上级特性的下限值(8In上)大于下级特性的上限蜂值（21/ 2x10 In下）。

即：In上＞1.77 In下。

例如：下级40A的C型MCB，上级至少要70.8A的MCCB,则应选用80A或以上的MCCB。

3) 上级MCCB与下级D型MCB的配合(符合标准为GB14048.2对GB10963)。

应满足：上级特性的的下限值(8In上)大于下级特性的的上限蜂值（21/ 2x14 In下）。

即：In上＞2.47 In下。

例如：下级40A的D型MCB，上级至少要98.8A的MCCB,则应选用100A或以上的MCCB。

4) 上级是C型MCB与下级C型MCB的配合(符合标准为GB10963对GB10963)。

应满足：上级特性的的下限值(5In上)大于下级特性的的上限蜂值（21/ 2x10 In下）。

即：In上＞2.83In下。

例如：下级10A的C型MCB，上级的C型MCB至少要28.3A,则应选用32A及以上的C型MCB。

5) 上级是C型MCB与下级D型MCB的配合(符合标准为GB10963对GB10963)
应满足：上级特性的的下限值(5In上)大于下级特性的的上限蜂值（21/2x14 In下）。

即：In上＞3.96 In下。

例如：下级10A的D型MCB，上级的C型MCB至少要39.6A,则应选用40A及以上的C型MCB。

瞬动脱扣特性的上下级断路器的配合见表2。

1.2.2 时间选择性
通过上级断路器较下级断路器的延时动作来实现选择性(实际上正因为它的“延时”性能，而就使其不动作了)。

对于A类断路器（MCCB），在过载区，可选择到上下级脱扣曲线不重合或不相交。

但在瞬动区不能避免交叉或重合。

所以，实现时间选择性，上级必须用B类断路器（B类断路器------具有短路短延时和短时耐受电流能力的断路器）。

1.2.3 能量选择性
这是基于上下级断路器都具有限流能力并其脱扣性能能灵敏反映线路中短路能量的一种选择性。

当两个断路器检测到大电流时，下级断路器限流非常快，使限制的能量不足以使上级断路器脱扣。

上下级断路器的能量曲线见图4，当下级的能量曲线位于上级的下方时，就能实现能量选择性。

1.2.4 逻辑选择性（区域选择性连锁）
是基于上下级断路器都具备某些智能化功能和通信功能，可以实现逻辑选择性。

图5为逻辑选择性的工作示意。

通过区域选择性联锁(ZSI)的工作程序为：
1）下级断路器B检测到故障并向上级
断路器A发送不脱扣信号；
2）上级断路器A接收到B的信号，保持不脱扣.；
3）B断路器切除故障区的电源；
4）A断路器保持闭合，或在设定时间内B仍不脱扣时，A才脱扣。

2 限流
2.1 限流在断路器中的重要性
2.1.1 降低短路电流对线路、设备及断路器本身的危害。

这种危害体现在三方面：
1）热效应：对绝缘的破坏，加速绝缘材料老化；
2）电动力效应：使设备或其零部件变形、损坏；
3）电磁效应：电流骤变时产生的电磁场对周围的电磁干扰，尤其对电子设备造成影响。

2.1.2 提高了断路器的短路分断能力
断路器限流，不仅保护了本身，而且使断路器能使用在有更高预期短路电流的电路中。

2.2 限流在选择性保护中的作用
2.2.1 可降低对上级断路器分断能力的要求。

2.2.2 由于下级的限流,保证了上级不跳闸,保证选择性保护的实现。

2.2.3 上级断路器的限流，构成级联保护技术。

2.2.4 级联保护技术
级联技术是利用“联”接成上下“级”关系的两个断路器的限流特性可以“提升”上下级断路器的分断能力，也为选择性保护的实现提供技术支持。

当出现短路电流时，级联保护的过程可分解为：
1）下级断路器的触点开始打开；.
2）上级断路器触点由于(下级的)限流而微微斥开,又进一步降低了短路电流；
3）下级断路器在降低了的短路电流下成功分断；..
4）上级断路器的触点(因电流被分断,电动力消失)再次闭合。

.
归纳起来，实现级联保护技术的基础是利用断路器的限流能力；上级断路器微微斥开而产生的电弧，对短路电流相当于一附加阻抗，从而限制了短路电流。

因而可降低对下级断路器分断能力的要求。

亦即允许使用分断能力低于预期短路电流的下级断路器。

既保护可靠，又降低成本。

级联的原理已被IEC 364-434.3 标准公认。

我国断路器标准GB14048.2附录A的“A6.3 验证后备保护的试验”中也有提到。

2.3 限流的实现
2.3.1 电动力限流
这是最常用的限流方法。

设计断路器中电流的（U）形路径、适当的触头臂长，使短路电流未达到预期峰值时，产生的电动力已能克服触头弹簧反力，而将动触头斥开。

电
2.3.2 机械结构限流
从机构设计上实现当一定过载时，使动触头强行断开。

例如在某型MCB的磁脱扣动铁心一端穿入动触头臂中的结构，在触动脱扣机构的同时，也在拉动动触头。

但要注意：这种结构必须要保证动铁心运动时先使脱扣机构脱扣，然后再拉动动触头。

因为触头断开的本质还是四连杆向五连杆转换而脱扣。

2.3.3 灭弧限流
设计断路器有良好的灭弧能力是有效的限流方法。

分断大电流时，应使触头间尽早形成电弧电压，且能尽快地灭弧，也就实现了
限流。

采取提高动触头分闸速度、加引弧片、磁吹、气吹、加产气片、加隔弧栅片、用双断点、以至利用电弧产生的高温气体膨胀压力加速触头运动等技术，都是为此目的的措施。

2.4 限流的标准
从提高供电质量、开展系统选择性保护和提高保护可靠性出发，发展限流型断路器是市场的要求。

但我国还没有相应标准。

德国VDE0641给出了MCB的3类限流等级的断路器规定。

按延续5ms（因为经限流的故障电流一般在5ms内能被灭弧）的短路电流计算。