探究低压配电开关柜断路器保护功能设置及联锁控制

王德发

摘要：本文介绍了低压配电系统中的主进、馈线断路器保护功能配置，并对主进断路器与母联断路器的联锁控制配置和备用电电源与应急电源，做出分析及建议。

关键詞：供配电系统;断路器;配保护;联锁控制;备用电源与应急电源

引言

在建筑工程项目中，低压配电系统的设计，目前有种追求“时尚”的现象，认为配电保护低压断路器均设置过载长延时和短路短延时、短路瞬时脱扣器三阶段保护就是好，这是不合理的，缺乏因地制宜，缺乏针对性。所以正确的做法，应当结合项目的具体情况，应该有所选择，区别对待，举例说明如下：

一.对低压主进断路器，只设置过载长延时，短路短延时保护，不设短路瞬动保护，无电能管理监控系统不设短路瞬动保护的整定值，主要考虑与下级馈线断路器的选择性配合。

上海某购物中心项目低压配电系统，设主变压器及断路器型号参数为：

主变容量为1250KVA，工作电流Ib=1804A， Ik3=30A， Id=15A，  即：选用断路器额定电流In=2500A。

1.过载长延时，取Ir=Ib，Ir=（0.7～0.8）In=1750～2000A，取Ir=2000A。

时限取tr=16s，时限选取范围（0.5～24s）。

2.短路短延时，Isd=（4～6）Ir=8000～12000A，取Isd==5In=5x2000A=10kA。

1.3Isd≤Id，时限tsd=tsd下级+△t，取tsd=0.4s，（低压短延时级差△t为0.2s）。

3.短路瞬动保护，主变处Ii可以不设。

Ii可取最大值15In，或设定为off。

（选取范围Ii=12～15In，主变处不设短路瞬动保护。）

二.对主配电柜的馈线主干线回路断路器A，只设置过载长延时，短路瞬动保护

因该购物中心项目低压配电系统，无高要求的保护、测量和通信功能要求，如：接地故障保护、电力参数的测量及显示、可编程触点的功能及Modbus通信等，所以只设置过载长延时，短路瞬动保护。

各计算值如下：工作电流Ib=185A， Ik3=28kA， Id=10kA，即：选用断路器额定电流In=250A。

1.过载长延时，取Ir=Ib，Ir=（0.7～0.8）In=175～200A，取Ir=200A。

时限取tr=16s，时限选取范围（12～16s）。

2.短路短延时，馈线处可以不设。

1.3Isd≤Id，Isd=（4～6）Ir=800～_1200A，取Isd==5In=5x200A=1000A。

时限tsd=tsd下级+△t，取tsd=0.2s，

（低压短延时级差△t为0.2s）。

3.短路瞬动保护，1.3Ii≤Id;Ii=12～15In，Ii可取Ii=12In=3kA。

若主进断路器短延时取0.4s，则馈线主干线断路器短延时则可取0.2s，亦可直取瞬动保护。则上级主进断路器保护取短延时作为本级瞬动保护的后备保护，馈线处可以不设短路短延时保护。

4.单相接地故障保护，1.3Ig≤Id，（Ig为末端单相接地电流）

Ig≤Id/1.3=10kA/1.3=7.6kA，不设置单相接地故障保护。

5.另一方面，还要考虑到正常工作和设备起动时断路器不应动作，因此整定电流必须要避让躲过正常尖峰电流，则短延时整定电流应躲过短时间出现负荷尖峰电流。

Isd≥K{Iqm+IB（n-1）]

瞬时整定电流应躲过配电线路出现负荷尖峰电流。

Ii≥K{Igm+IB（n-1）]

Iqm：线路中最大一台电动机的起动电流，约为额定电流的6～7倍

Igm：线路中最大一台电动机全起动电流，约为Iqm的2倍

IB（n-1）：除最大单台电动机外的线路计算电流

K：可靠系数，可取1.2

上述断路器整定电流必须用上述尖峰电流进行校验后，才能正确设置短路短延时整定电流和瞬时保护整定电流。

所以低压变配电所中的馈线断路器，应结合项目的具体情况及与上、下级断路器的选择性配合，一般只设置二阶段保护就可以了。当然对部分不重要的配电回路还可以设置失压分励脱扣，既可以在自投互投时，下载部分负荷，防止变压器不必要过载;或在火灾时，切断火灾场所非消防设备电源，确保一、二级负荷继续供电，保证了供电的可靠性。

三.关于主进低压断路器与母联断路器的联锁控制

当低压配电系统为两路电源，采用单母线分段、中间设母联断路器运行时，两个进线断路器与母联断路器之间，应设自投自复/自投不复/手动转换。自投时应自动断开非保障性负荷，籍以保证变压器正常工作;而且两个进线断路器与母联断路器之间应设置其电气机械联锁，如三锁二钥匙等，仅允许其中主进、母联两个断路器同时合闸，进线断路器的状态决定母联断路器的状态。

另外，在两个断路器与母联断路器在任何时候最多只能有两个断路器闭合时，其自投控制的断路器宜采用失压脱扣，当失压脱扣不能满足要求时，也可采用分励脱扣。采用分励脱扣，为的是有一定延时，达到可靠动作的目的。但是，分励脱扣方式是间接判断电源是否失电，环节较多，可靠性有所降低。而失压脱扣最直接的采集电压信号，可靠性大大提高。如兰州某城市综合体项目，采用MT框架断路器的P型控制单元、配以M2C触点和Zelio logic（微型PLC），可达到断路器失压脱扣的控制要求。

四.备用电源与应急电源

备用电源和应急电源容易混淆，如应用不当会产生严重后果。备用电源是在正常电源断电时为了生产、经营等非安全因素继续为某些设备供电的电源。作为电源设备的备用电源，有独立市电、柴油发电机等，在北京蓝厅某数据中心采用柴油发电机组不是为了人员疏散、逃生等安全因素而设立的，而是为了防止数据丢失、维持数据中心继续运行而设立的，因此数据中心采用的柴油发电机组是典型的备用电源。

工业、民用建筑项目中，经常采用柴油发电机组为消防负荷供电，即为了人员安全疏散、安全逃生而设立的柴油发电机组就是应急电源。作为应急电源的电源设备，有柴油发电机、蓄电池设备等。

因此，《供配电系统设计规范》GB50052-2016版，规定备用系统要与应急系统分开设置，明确表明了两类系统性质不同，要区别对待。须注意的是，当备用电源能满足应急电源条件时，备用电源可以兼做为应急电源，以避免重复设置柴油发电机组等应急电源，但备用系统是要与应急系统分开。

五.结语

以上，通过对变配电所中的低压主进断路器的保护功能设置;馈线主干线断路器的保护功能设置;以及低压主进断路器与母联断路器的联锁控制配置等工程实际，给出一些分析及建议，供电气同仁们探讨和参考，以利把建筑电气设计工作做得更好。