摘要: 介紹了選擇性保護(hù)的定義、分類和發(fā)展，THW1 系列式斷路器的特點(diǎn)及其在選擇性保護(hù)中的應(yīng)用。

　　0 引言

　　電力系統(tǒng)中實(shí)行選擇性保護(hù)，能縮小供配電線路的事故范圍，可避免不必要的停電，提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。THW1 系列式斷路器是新一代式斷路器，具有高短路分?jǐn)嗄芰Α⒏叨虝r(shí)耐受電流、智能化、模塊化、可通信等特點(diǎn)，并具有短延時(shí)時(shí)間和電流可調(diào)、區(qū)域選擇性聯(lián)鎖等功能，選擇性保護(hù)，能提高供電可靠性，避免不必要的停電，目前已被廣泛應(yīng)用于供配電系統(tǒng)中。本文主要介紹該產(chǎn)品在選擇性保護(hù)中的應(yīng)用。

　　1 選擇性保護(hù)

　　1. 1 選擇性保護(hù)的定義

　　斷路器按使用類別，即根據(jù)斷路器在短路情況下是否特別指明用作串聯(lián)在負(fù)載側(cè)的其他斷路器通過(guò)人為延時(shí)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)規(guī)定，分為非選擇型A 和選擇型B。非選擇型A 是指在短路情況下，斷路器無(wú)明確指明用作串聯(lián)在負(fù)載側(cè)的另一短路保護(hù)裝置的選擇性保護(hù)，即在短路情況下選擇性保護(hù)無(wú)人為短延時(shí);選擇型B 是指在短路情況下，斷路器明確指明用作串聯(lián)在負(fù)載側(cè)的另一短路保護(hù)裝置的選擇性保護(hù)，即在短路情況下選擇性保護(hù)有人為短延時(shí)( 可調(diào)節(jié))。選擇性保護(hù)是指幾種過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作特性的協(xié)調(diào)配合，使它們按一定的順序先后動(dòng)作，縮小多支路、多級(jí)供電線路的事故范圍，避免不必要的停電。

　　1. 2 選擇性保護(hù)分類

　　選擇性保護(hù)分為全選擇性和局部選擇性。全選擇性指在2 臺(tái)串聯(lián)的過(guò)電流保護(hù)裝置的情況下，負(fù)載側(cè)的保護(hù)裝置實(shí)行保護(hù)時(shí)而不導(dǎo)致另一臺(tái)保護(hù)裝置動(dòng)作的過(guò)電流選擇性保護(hù)，如圖1、圖2 所示。局部選擇性指在2 臺(tái)串聯(lián)的過(guò)電流保護(hù)裝置的情況下，負(fù)載側(cè)的保護(hù)裝置在規(guī)定的過(guò)電流等級(jí)下實(shí)行保護(hù)時(shí)而不導(dǎo)致另一臺(tái)保護(hù)裝置動(dòng)作的過(guò)電流選擇性保護(hù)，如圖1、圖3、圖4 所示。

　　如圖1、圖3 所示，QF2 和上級(jí)的QF1 都只具有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路保護(hù)特性，當(dāng)I < I2時(shí)，可實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù);當(dāng)I > I2時(shí)，可能同時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作，只能起到局部選擇性保護(hù)。當(dāng)配備斷路器如圖4 所示時(shí)，QF2 具有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路保護(hù)特性，而QF1同時(shí)具有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)和短路瞬時(shí)三段保護(hù)特性，當(dāng)I < I3時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù);當(dāng)I > I2時(shí)，QF1 和QF2 同時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作，只能起到局部選擇性保護(hù)。當(dāng)配備斷路器如圖2 所示時(shí)，QF2 具有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路保護(hù)特性且為限流型，而QF1 同時(shí)具有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)和短路瞬時(shí)三段保護(hù)特性，由于限流型產(chǎn)品限流系數(shù)一般小于0. 6，短路保護(hù)時(shí)實(shí)際分?jǐn)嚯娏鞯?，且分?jǐn)鄷r(shí)間一般為10 ms 左右，可以實(shí)現(xiàn)全選擇性保護(hù)。

圖1 配電系統(tǒng)斷路器分級(jí)保護(hù)示意圖.

圖2 全選擇性保護(hù).

圖3 局部選擇性保護(hù).

圖4 局部選擇性保護(hù).

　　1. 3 選擇性保護(hù)的意義

　　(1) 可有效避免配電系統(tǒng)越級(jí)跳閘，使短路故障帶來(lái)的損害限制在范圍，大大提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。

　　(2) 低壓配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)全過(guò)程時(shí)間縮短，提高了整個(gè)配電系統(tǒng)導(dǎo)電回路( 包括低壓電器和低壓成套設(shè)備)的動(dòng)、熱穩(wěn)定性能。

　　2 THW1 式斷路器

　　2. 1 THW1 式斷路器適用范圍

　　THW1 系列智能型式斷路器適用于交流50 /60 Hz，額定絕緣電壓為1 000 V，額定工作電壓為400 V/690 V，額定電流250 ～ 6 300 A 的配電網(wǎng)絡(luò)中，主要用作配電、饋電或發(fā)電保護(hù)，使線路和電源設(shè)備免受過(guò)載、短路、接地、過(guò)壓、欠壓、過(guò)頻、欠頻、逆功率等故障的危害;同時(shí)，可用作電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電流、電壓、功率、頻率、電能、需量、諧波等電網(wǎng)參量的測(cè)量，故障、報(bào)警、操作、電流歷史值、開(kāi)關(guān)觸頭磨損情況等運(yùn)行維護(hù)參數(shù)的記錄;當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信組網(wǎng)時(shí)，可作為電力自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程終端，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等。

　　該斷路器具有智能化保護(hù)功能，選擇性保護(hù)，提高供電可靠性，避免不必要的停電。

　　該產(chǎn)品可為供、配電系統(tǒng)提供更完善的保護(hù)功能、更全面的測(cè)量功能、更強(qiáng)大的通信功能和更豐富的人機(jī)接口。產(chǎn)品符合GB 14048. 2《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2 部分?jǐn)嗦菲鳌泛虸EC 60947-2《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2 部分?jǐn)嗦菲鳌窐?biāo)準(zhǔn)。

　　2. 2 主要技術(shù)參數(shù)

　　THW1 式斷路器主要技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 THW1 式斷路器主要技術(shù)參數(shù)

　　3 THW1 式斷路器在選擇性保護(hù)中的應(yīng)用

　　3. 1 高分?jǐn)嗄芰透叨虝r(shí)耐受電流

　　THW1 系列智能型式斷路器具有分?jǐn)嗄芰Ω吆投虝r(shí)耐受電流高的電動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在短時(shí)耐受電流及其延時(shí)時(shí)間內(nèi)，不會(huì)因相間產(chǎn)生的電動(dòng)力而發(fā)生機(jī)械損傷，也不會(huì)因極大的提高破壞零部件的絕緣性能，為低壓配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)提供了有利條件，能滿足電力系統(tǒng)選擇性保護(hù)的需要。如THW1-2000 式斷路器額定極限短路分?jǐn)嗄芰皖~定短時(shí)，耐受電流分別為80 kA 和50 kA(1 s)，而一臺(tái)1 000 kVA的10 /0. 4 kV 變壓器，其二次側(cè)出線端短路時(shí)短路電流約為30 kA，此時(shí)選擇THW1-2000 式斷路器，就能滿足需要; 一臺(tái)3 150 kVA的10 /0. 4 kV 變壓器，其二次側(cè)出線端短路時(shí)短路電流約為70 kA，此時(shí)選擇THW1-6300 式斷路器，其額定極限短路分?jǐn)嗄芰皖~定短時(shí)耐受電流分別為120 kA 和100 kA(1 s)，即能滿足要求。

　　3. 2 短路短延時(shí)功能

　　短路短延時(shí)是指在額定短時(shí)耐受電流范圍內(nèi)工作的故意延時(shí)，是斷路器能承受短時(shí)間( 人為的設(shè)計(jì)時(shí)間)的短路電流。當(dāng)短路電流持續(xù)的時(shí)間超過(guò)斷路器能承受短路電流的時(shí)間時(shí)，斷路器將斷開(kāi)短路電流，切斷主電路。短路短延時(shí)是為了實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)而設(shè)置的。

　　THW1 系列式斷路器基于電流真有效值(RMS)的短路延時(shí)保護(hù)，分成2 段:反時(shí)限段和定時(shí)限段，進(jìn)一步加強(qiáng)了與下級(jí)保護(hù)裝置的配合，便于實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)保護(hù)協(xié)調(diào)和配合。

　　(1) 短延時(shí)反時(shí)限動(dòng)作特性，如表2 所示。

表2 短延時(shí)反時(shí)限動(dòng)作特性

　　(2) 短延時(shí)定時(shí)限動(dòng)作特性，如表3 所示。

表3 短延時(shí)定時(shí)限動(dòng)作特性

　　3. 3 各種參數(shù)可調(diào)

　　THW1 系列智能型式斷路器的各種保護(hù)電流整定值，如短延時(shí)定時(shí)限動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定值等，可根據(jù)用戶及負(fù)載需要調(diào)整，便于前后級(jí)斷路器動(dòng)作電流和時(shí)間匹配，為配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)提供了方便。短延時(shí)保護(hù)相關(guān)設(shè)定參數(shù)如表4 所示。

表4 短延時(shí)保護(hù)相關(guān)參數(shù)

　　3. 4 區(qū)域選擇性聯(lián)鎖(ZSI)功能

　　區(qū)域選擇性聯(lián)鎖(ZSI) 功能是新一代式斷路器的重要特征之一，能有效解決短路保護(hù)的級(jí)間選擇性配合問(wèn)題，縮短人為延時(shí)，提高供配電系統(tǒng)選擇性保護(hù)的安全性和可靠性。

　　如圖5 所示，THW1 系列智能型式斷路器具有區(qū)域選擇性聯(lián)鎖功能，當(dāng)其在2 臺(tái)或多臺(tái)有上、下級(jí)關(guān)聯(lián)斷路器的同一電力回路中:

圖5 區(qū)域連鎖示意圖.

　　(1) 當(dāng)短路或接地故障發(fā)生的位置在下級(jí)斷路器(QF2 ～ QF4)的出線側(cè)(位置②)時(shí)，下級(jí)斷路器瞬時(shí)跳閘，并向上級(jí)斷路器(QF1)發(fā)出區(qū)域聯(lián)鎖跳閘信號(hào)，使上級(jí)斷路器(QF1)能正確判定短路故障并非發(fā)生在本斷路器保護(hù)區(qū)間;上級(jí)斷路器(QF1)收到區(qū)域聯(lián)鎖跳閘信號(hào)，按短路設(shè)定進(jìn)行延時(shí)。若上級(jí)斷路器延時(shí)過(guò)程中故障電流被消除，則保護(hù)返回，上級(jí)斷路器不動(dòng)作;若下級(jí)斷路器分?jǐn)嗍』蛱l后故障電流仍未消除，則上級(jí)斷路器立即解鎖，按短路保護(hù)設(shè)定動(dòng)作，切除故障線路。

　　(2) 當(dāng)短路或接地故障發(fā)生的位置在上級(jí)斷路器(QF1) 與下級(jí)斷路器(QF2 ～ QF4) 之間( 位置①)時(shí)，上級(jí)斷路器未收到區(qū)域聯(lián)鎖信號(hào)，因而瞬時(shí)跳閘，快速切除故障線路。

　　3. 5 提供多種過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短延時(shí)反時(shí)限特性曲線

　　THW1 式斷路器可為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限、快速反時(shí)限、特快反時(shí)限( 配電保護(hù))、特快反時(shí)限(發(fā)電機(jī)保護(hù))、高壓熔絲兼容、通用反時(shí)限等多種過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短延時(shí)反時(shí)限特性曲線，每種特性曲線均有C1 ～ C16 共16 種延時(shí)動(dòng)作時(shí)間供用戶選擇，便于用戶在選擇性保護(hù)中根據(jù)負(fù)載的不同選擇不同的特性曲線，提高供配電系統(tǒng)的可靠性，如圖6 所示。

圖6 過(guò)載反時(shí)限特性曲線.

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　在供配電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電流選擇性保護(hù)，可有效避免配電系統(tǒng)越級(jí)跳閘，使短路故障帶來(lái)的損害限制在范圍，大大提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。THW1 系列式斷路器的分?jǐn)嗄芰Ω?、短延時(shí)時(shí)間和電流可調(diào)、保護(hù)功能齊全，且區(qū)域選擇性聯(lián)鎖功能等被廣泛應(yīng)用在供配電系統(tǒng)中，起到保護(hù)線路的作用，特別是對(duì)供、配電可靠性要求高、選擇性保護(hù)的重要用電負(fù)荷等有著廣闊的市場(chǎng)前景，并會(huì)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。