低压配电系统中断路器整定系数确定问题的探讨

低压配电系统中断路器整定系数确定问题的探讨

黄勃

（广州白云电器设备股份有限公司广东广州510000）

摘要：低压断路器具备短路保护、过载保护、控制以及隔离等作用，普遍使用在工业和民用工程终端的低压配电系统中。低压断路器在低压配电系统中如果设计不合理，将会影响整个配电网络的顺利运行。鉴于此，文章针对相关低压配电系统之中，在低压柜受到总进线断路器、母线断路器、配电母线插接箱断路器以及配电箱断路器整定值的干扰时，就低压配电系统设计中的部分处理措施，和相关从业人员一同研究。

关键词：低压配电系统；断路器；整定值；故障；处理措施；研究

本文分析了某工厂供配电设计中低压配电系统断路器整定的整个过程，列举出设计中应当关注的问题与有效的处理措施。在工厂供配电设计中，低压配电系统要根据项目特性、大小、负荷容量等因素全面思考，满足生产和运行所需的供电稳定性及电力质量的要求。

1断路器的选用

科学选取断路器是增强低压配电系统运行特性的基础。低压配电系统中的低压断路器，根据其保护特性分为选择性与非选择性两种。选择性低压断路器又具有两段保护与三段保护两类，瞬时保护与短延时保护属于短路保护，长延时保护属于过载保护。当断路器保障的配电系统出现电气问题时，距事故位置最近的断路器应自动将事故处理，而其余上下级断路器继续正常工作，把事故引发停电的面积控制在最小，让其他无事故的配电回路依旧可以维持正常运行，这便是低压断路器的选择性。

2低压配电系统设计

以某工厂为例，在工厂建立一个10kV变电站，工厂高压供电系统采用电缆从变电站以放射式向各车间供电。

车间低压配电系统是树干式和放射式混合模式。沿着生产线分散布置、数目很多且容量很小的设备采用配电母线供电，单个容量很大或重要的设备，直接由变电站采用电缆放射式供电，相对统一且容量很小的用电设备采用动力配电箱供电，动力箱电源来自母线插接箱或变电站低压柜。车间配电母线采用密集母线槽，插接箱设置于母线上[1]。

3低压保护设备的整定

要确定低压开关设备的整定值，应进行短路计算，推导出电路终端三相短路电流和单相接地短路电流。以某工厂为例，要整定配电母线M1上端的总断路器，应首先计算出配电母线M1终端的三相短路电流Id3和单相接地短路电流Id1，然后再计算出配电母线M1下端最大插接箱所连接电路终端点的三相短路电流Id3和单相接地短路电流Id1。设定M1配电母线规格为1250A/5、长度为165米，系统容量假设为200MVA，变压器及低压柜顶部母排规格为TMY-4[3（125×10）]+2（100×10），长度为5米，TN-S接地，则计算值如表1所示。

同样可以计算出配电母线M2-M6和每个配电母线下端最大插接箱所连接的电路终端的单相接地短路电流，如表2所示。

低压断路器要可靠断开接地故障线路，需根据式（1）与式（2）来检证断路器瞬时整定电流Iset3和短延时整定电流Iset2的灵敏度Krel，即：

Iset3×Krel≤Id1（1）

Iset2×Krel≤Id1（2）

低压断路器的瞬时脱扣、短延时脱扣和长延时脱扣的整定电流（Iset3、Iset2、Iset1）符合：

Iset1×n1=Iset3（3）

Iset1×n2=Iset2（4）

Ijs≤Iset1（5）

低压断路器长延时整定电流Iset1按照断路器所保护电路的计算电流Ijs确定，本文就不详细介绍，设定数据如表3所示。下文结合表2、表3内所设数据，对母线总断路器和相应最大插接箱断路器进行整定。

其一，母线选择性断路器和母线连接箱非选择性设备的整定：

（1）以母线M1下级主线插接箱设备为对象，确定非选择性设备的瞬时过电流脱扣的整定电流Iset3：

针对非选择性设备，满足式（1）和式（2）要求是符合短路保护以及接地故障保护的需要。

通过表2、表3可得，Id1=12000A，Iset1=315，n1=11时

Iset3=n1×Iset1=3465A

1.4×Iset3=1.4×n1×Iset1=4851A

由此得知，当n1=11时，符合式（1）和式（3）要求，非选择性设备可以可靠断开接地故障线路。

低压配电柜中一些非选择性馈线开关都根据上述方式确定瞬时过流脱扣器的整定电流Iset3[2]。需要明确的是，低压柜馈出的配电母线，如果之后依旧存在2-3级供电时，选取非选择性设备是不合适的，设计时要尽可能避免。

（2）确定M1母线选择性设备短延时电流脱扣器的整定电流Iset2：

针对选择性自动开关，满足式（2）和式（4）要求是符合短路保护和接地故障保护的需要。

通过表2、表3可知，Id1=11820A，Iset1=1250A，通过计算符合式（2）和式（4）条件时，n2能够设为3-8。

其二，大容量出线总断路器保护电流值的整定：

设定M1母线为某个大装置直接供电，中间没有设插接孔。这种情况可选用三段保护自动断路器，按符合式（2）标准整定时，Iset3不需要整定过大，终端短路时，尽可能确保瞬时跳闸[3]。该设置整定数如表4所示。

如果可以符合式（1），在可以确保终端短路时，设备可以瞬时断开，一般情况下，把Iset3尽可能整定小一些，Iset2根据式（3）-（5）Iset1随意设定，t等于0.3s，作为瞬时脱扣器的备用保护或把Iset2关掉。这种情况下，应尽量选择二段保护自动型设备，也可以选取非选择性设备，以节约费用。

结语总而言之，通常情况下，在母线偏短的条件下，极易符合母线终端短路时灵敏性的检验，此时最大的干扰因素是连接箱设备额定电流的高低以及母线的容量。大部分情况，无需展开短路计算，借助相关公式不难准确整定Iset2。

参考文献：

[1]千素兰.低压配电系统设计中断路器整定系数确定问题的探讨[J].电气工程应用，2015（02）：26-31.

[2]徐向锋，宋胜涛.建筑配电系统中低压断路器的选用[J].中国新技术新产品，2012（11）：184.

[3]郑爱民.电气回路谐波电流引发中性线热故障的探讨[J].照明工程学报，2016（01）：50-54+62.