配电系统的后备保护和保护电器之间的串级分断配合
gxtr01
gxtr01 Lv.12
2005年09月14日 16:52:19
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随着电力工业的发展,电网的容量(功率)日益增大。为了对低压网路的各种故障电流进行有效的切断和保护,人们开发、制造了具有过载保护、短路保护功能的断路器  (万能式Air circuit breaker,以下简称ACB,和塑料外壳式Molded case circuit breaker,以下简称MCCB)和熔断器(Fuse),以适应电网和用电设备的安全要求。各种保护电器所设置的过电流(过载和短路)保护特性,必须适合下列两种情况:

随着电力工业的发展,电网的容量(功率)日益增大。为了对低压网路的各种故障电流进行有效的切断和保护,人们开发、制造了具有过载保护、短路保护功能的断路器
  (万能式Air circuit breaker,以下简称ACB,和塑料外壳式Molded case circuit breaker,以下简称MCCB)和熔断器(Fuse),以适应电网和用电设备的安全要求。各种保护电器所设置的过电流(过载和短路)保护特性,必须适合下列两种情况:
    对于重要的线路和负载来说,应考虑它的供电持续性。根据保护装置相互间的配合,在发生线路故障电流时,只切断故障回路而不涉
  
  及无故障回路。保护器的配置是,上方位选用具有过载长延时,短路短延时和大电流瞬动保护功能的三段保护特性断路器,下方位可选过载长延时和短路电流瞬动的二段保护断路器。这种保护方式称为"选择性分断保护";  对人身安全无直接联系,或是无故障回路的负载对于使用者来说并不重要,在采用保护装置时应考虑经济性,设计上可采取"后备分断保护"方式。  何谓"后备保护方式"?后备保护是指:系统的某处设置的保护装置(通常是MCCB),其负载端的预期最大短路电流,超过MCCB的额定短路分断能力,在此情况下,保护装置的电源侧(以下称上方位),还设置了对它的下方位线路最大预期短路电流有充分的、足够的额定短路分断能力的另一个保护装置(可以是MCCB,也可以是Fuse)。当下方位的线路发生最大(预期)短路电流故障时,借助于上方位的保护装置和它自身的保护装置,共同安全地切断此故障电流。而下方位线路中小于其保护装置额定短路分断能力的短路故障电流,就由此线路保护装置来切断,此种保护方式就称为后备保护(Back-up protection),国际上也有称级联或串级保护(Cascade protection)。  如图1所示,MCCB2(塑壳式断路器)的电源侧额定短路分断能力小于k处发生短路,且此短路电流为线路预期的最大短路电流Isc(当出现Ics时,如果不采取措施,MCCB2将会被烧毁)。由于MCCB2的上方位装设了MCCB1,此时就可借助MCCB1与MCCB2同时来切断如此大的短路电流(MCCB1的额定短路分断电流是≥Isc的),这种串联接线就是后备保护。  由于MCCB1开断,MCCB3和MCCB4处的线路也同时停电。
    如果不采取后备保护,而是采用选择性保护,则MCCB2的额定短路分断能力≥k处预期最大短路电流,而MCCB1则需选用有三段保护功能的断路器。如MCCB1短延时时间为0.1s,而MCCB2全分断时间一般小于0.02s,就能做到k处短路电流(哪怕是预期最大短路电流)由MCCB2开断,而MCCB1不会脱扣,则MCCB3、MCCB4处的线路就不致于停电。但是MCCB2和MCCB1的投资就很大。采用后备保护可大大节约投资。因为额定短路分断能力越大的断路器,不仅价格很高(通常它要是一般短路分断器的好几倍),且体积也大。但是使用后备保护也有缺点,就是上述的一旦MCCB1开断,MCCB2的相邻线路全部停电,但上文已说明,这些线路负载是不重要的,也不会危及人身安全。

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