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        低壓總斷路器的短路保護需要如何整定,才能避免出現越級跳閘呢?

         民用建筑中,10/0.4kV變電所的低壓總斷路器的短路保護需要如何整定,才能避免出現越級跳閘呢?低壓總進線斷路器通常都帶有三段保護功能,即過載長延時(L)、短路短延時(S)和短路瞬時保護(I),那么當下級某個出線回路出現三相短路時,低壓總進線斷路器的短路瞬時保護(I)會不會出現越級跳閘,即下級出線回路的三相短路電流較大,超過了低壓總進線斷路器短路瞬時保護(I)的整定值。

         低壓總進線斷路器瞬動脫扣器越級動作而使其短路短延時(S)不起作用,這樣將導致大面積停電,從而引起較大停電事故。下面就針對小編設計過的一個10/0.4kV變電所進行分析,看看是否會出現越級跳閘的情況?

          (1)選用消防泵出線回路進行三相短路電流的計算

        本次選用某住宅工程10/0.4kV變電所的消防泵回路在變電所低壓柜內消防泵控制柜進線處發生三相短路的情況進行計算,該變電所變壓器容量為630kVA,低壓總進線斷路器短路瞬時保護(I)整定為9.5kA,其下級消防泵回路斷路器短路瞬時保護整定值為4kA。

        變電所配電系統簡圖如下:

        1.png

        1)變壓器阻抗:

        S=630kVA,RT=2.56,XT=16.45;

        2)低壓總斷路器至消防泵出線回路的銅排[TMY-3(80x8)+(50x5) ]的阻抗:

        L1=5m;R 1= 0.05 x 5=0.25mΩ;X1= 0.17 x 5 = 0.85mΩ;

        3)變電所至消防泵控制柜段電纜[ 2(4x120+1x70) ]的阻抗:

        L2=50m;R 2= 0.5 x 0.146 x 50=3.65mΩ;X2= 0.5 x 0.076 x 50=1.9mΩ;

        4)消防泵控制柜進線處(K1處)發生三相短路時短路電流:

        線路總電阻:R K1= RT + R 1 + R 2 =2.56+0.25+3.65=6.46(mΩ)

        線路總電抗:XK1= X T + X 1 + X 2=16.45+0.85+1.9=19.2(mΩ)

        線路總阻抗:ZK1= 20.26 (mΩ)

        K1處三相短路電流:Ik3=1.05 x 380 / 1.732 / 20.26=11.37 (kA)

        5)變電所低壓柜的消防泵出線處(K2處)發生三相短路時短路電流:

        線路總電阻:R K2= RT + R 1 =2.56+0.25=2.81(mΩ)

        線路總電抗:XK2= X T + X 1 =16.45+0.85=17.3(mΩ)

        線路總阻抗:ZK2=17.5(mΩ)

        K2處三相短路電流:Ik3=1.05 x 380 / 1.732 / 17.5=13.16(kA)

        6)校驗:

        由以上計算可知,消防泵回路在(K1或K2處)出線三相短路時,其三相短路電流K1處 (11.37kA )和 K2處( 13.16kA)均已超過變電所低壓總斷路器的整定電流9.5kA,在K2處發生短路的短路電流(13.16kA / 9.5kA=1.39)已經超過整定電流9.5kA的1.3倍,這都將可能引起低壓總進線斷路器的越級跳閘。

        (2)針對低壓總進線斷路器可能產生越級跳閘而采取以下兩種措施來避免

        1)低壓總斷路器整定過載長延時(L)、短路短延時(S),而取消短路瞬動脫扣

        低壓總進線斷路器取消短路瞬動保護(I),這種方法雖然可以避免越級跳閘,而只能靠短路短延時(S)脫扣來切斷短路電流以保證選擇性,但是線路短路持續時間的延長使得為保證線路的熱穩定而增大線路截面積,且在K3點發生短路時,如果短路短延時(S)萬一因某種原因而拒動,將會產生嚴重后果,并不太理想。

        2) 采用智能型斷路器,利用其ZSI(級間選擇性連鎖技術)來保證上下級斷路器的選擇性

        2.png

        如上圖中,低壓總進線斷路器與其下級斷路器采用智能型斷路器(帶ZSI功能),并在它們之間敷設一信號控制線。當K1或K2點出現短路時,圖中標注的下級斷路器檢查出短路電流,它同時向低壓總進線斷路器發出連鎖信號,使低壓總進線斷路器鎖定瞬動脫扣,而只剩下0.4s的短路短延時動作,而下級斷路器本身未自鎖,可以瞬時動作,從而避免了越級跳閘的大面積停電事故。

        而當K3處發生短路時,低壓總斷路器并未接到下級斷路器發來的連鎖信號,它可以立即動作,這樣即可以及時地切斷短路故障,有效地保護了導體,也可減少導體的截面積,因此低壓總進線斷路器仍然具備短路短延時(S)和短路瞬動保護(I)這雙重保險,應更合理可靠。

        (3) 總結

        綜上所述,在設計10/0.4kV變電所系統時,其低壓總進線斷路器的短路保護整定推薦采用以上第三節的第2種方案,即采用智能型斷路器,通過其自身帶的ZSI功能(或者增配)來實現上下級的選擇性跳閘的短路保護,這樣做就不需要為保證熱穩定而加大回路截面積,就可以保證短路防護的選擇性,防止低壓總進線斷路器出現越級跳閘的風險,使得設計更加合理。


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