1、從技術角度看，低壓配電系統保護配合具有多種解決方案。不同區域保護配合類型的選擇與系統及設計參數有極大的關聯，并需全面平衡考慮。既要達到可靠性目標，還要考慮控制費用和風險在可接受的范圍內。工程師的任務是，對于低壓配電系統的不同區域，解決方案需最佳地兼顧技術和經濟兩方面。 考慮配電系統的保護配合時，追求系統最佳技術經濟指標和減少因系統失常或故障引起的影響，是不可或缺的兩個基本要求。由此考慮，某一區域內不同保護裝置和器件間保護配合應滿足： 減少對無故障區域電力質量的影響。(如壓降過大，電機轉速波動)。 確保安全。 迅速識別并隔離故障區域，并保證無故障區域供電持續性。 故障區域內設備所受的沖擊和損壞減

2、到最低程度。 如果保護跳閘系統本身產生故障，應提供足夠的后備保護。 向操作人員和監控系統提供全面必要的信息，使電力系統在最短時間內恢復運行，以最大限度減少對無故障區域的影響。 在可靠性、簡便性、經濟性之間求得最佳平衡點。總之，一個完善的保護系統應該實現： 能夠識別區域內可接受的異常情況和故障情況，檢測事件發生的位置和時間，避免不必要跳閘引起系統的正常運行部分被不合理地中斷。 盡可能快速限制損害(設備毀壞，縮短壽命等)以保證供電的連續性和穩定性。優先考慮嚴格界定故障和優先考慮快速分斷設備是一對互相矛盾的要求，解決方案是在兩者之間折衷：例如：當嚴格界定故障作為優先要求時，常采用間接保護系統，即通過

3、采集和傳輸現場電氣數據實現區域間聯鎖，控制跳閘范圍；但是當快速分閘和設備損害作為先決條件時，需要直接保護系統，即由設備自身所帶的保護脫扣器直接動作分斷系統。低壓配電系統中的一級和二級配電一般采用直接保護系統。由于過電流發生 (過載或短路) 時的保護配合問題占了低壓放射型電網保護配合問題的90%，我們有必要清楚以下幾個概念： 過電流選擇性是指“兩個或多個過電流保護裝置動作特性的配合。兩個或多個過電流保護裝置，對于一定范圍內的過電流，只允許應動作的過電流保護裝置動作，其他保護裝置均不動作。” (IEC60947-1, 2.5.23) 完全選擇性完全選擇性是一種過電流選擇性。對于兩個串聯的過電流保護

4、裝置，在給定的過電流水平及以下，由負載側的保護裝置實現保護，但是不會引起其他保護裝置動作。(IEC 60947-2, 2.17.2) 局部選擇性是一種過電流選擇性。對于兩個串聯的過電流保護裝置，在選擇性電流極限Is( IEC 60947-2, 2.17.4) 及以下，由負載側的保護裝置實現保護，但不引起其他保護裝置動作。(IEC 60947-2, 2.17.3) “后備保護”是兩個串聯的保護裝置間的過電流配合，保護裝置通常(并非一定)在電源側；即使無其它保護裝置協助，它也可完成過電流保護且不對另一保護裝置產生過分損害。(IEC 60947-1，2.5.24)。電源側保護裝置必然動作的最小電流值

5、定義為 “交接電流 IB” (IEC 60947-1，2.5.25 和 IEC 60947-2，2.17.6)。交接電流也可稱后備電流極限。過電流保護配合的類型額定電流/短路電流和保護配合類型互相關系 就采用過流脫扣器方式的保護裝置而言，保護配合的選用很大程度上取決于配電系統中某點的電流額定值(In)和短路電流(Ik)確定的相對位置。各種不同的保護配合大致適應范圍。- 電流選擇性- 時間-電流選擇性- 區域選擇性(邏輯選擇性)- 能量選擇性- 選擇性后備保護- 后備保護時間-電流選擇性時間-電流選擇性由電流選擇性發展而來。在此類配合中，保護裝置的動作既取決于電流也取決于電流持續時間。持續一定時

6、間的某電流值使保護裝置動作，但“鄰近”故障的保護裝置不會動作，從而把故障區域隔離。所以，這種保護配合采用提高電流設定門限和并隨對主電源靠近程度增加脫扣延時時間(此值與配電層次有關)的方法。串聯保護裝置延時級差要考慮故障檢測和切斷時間的總和，也要考慮電源側允許承受的過載能力(可承受短暫故障的運行時間)。和電流選擇性研究類似，可從比較保護裝置的時間-電流曲線評估選擇性。一般而言，此類配合的優點是： 容易評估選擇性，保護系統總體經濟性好。 滿足選擇性極限取決于電源側斷路器能承受的短路電流。(此值一般很高) 可提供冗余保護功能，并可給控制系統提供重要信息。電流選擇性這種類型的選擇性基于如下事實，即故障

7、發生點離電源側愈近，短路電流愈高，在這種情況下有可能借助直接設定保護門限即可隔離故障發生區域，因為其下級配電裝置保護區域內的故障電流一般低于在其電源側設定的保護門限。但通常只在特殊情況下才能實現完全選擇性，例如；故障電流不高或低于裝置額定電流；在兩級保護之有高阻抗器件(變壓器、很長電纜或電纜截面變小等）；因此很容易識別相差甚異的短路電流。這種配合類型首先被應用于終端配電中(低額定電流和短路電流，高阻抗電纜等)。在探討其選擇性時，一般用裝置的時間-電流曲線就能夠即刻、方便、經濟地評估選擇性。須注意的是： 因選擇性電流極限通常較低，通常只有局部選擇性。 若設定較高的選擇性電流極限，則往往超過系統安

8、全容許的限度，與減少短路損害的目標產生矛盾。 在某裝置發生自身故障時，不能提供冗余保護來切斷過電流。區域選擇性區域選擇性由時間-電流選擇性發展而來。區域選擇性有直接保護型和間接保護型。通過在電流測量裝置間建立對話功能，一旦檢測到電流超過設定門限，故障區域立即被識別且僅切斷故障區域的供電。實際上可有兩種實現方法： 測量裝置向監控系統發送電流超過設定門限的信息，由系統決定應由那個保護裝置動作。(間接保護型) 當電流高于保護裝置保護設定門限時，通過直接連線或總線對其上級保護裝置發送閉鎖信號。同時，斷路器脫扣動作的前提是其負載側保護裝置未發出類似閉鎖信號。因此只有故障點最直接電源側的保護裝置才會動作。

9、(直接保護型) 間接保護型脫扣時間為 0.5-5s，特適合于電力輸送方向不定的低短路電流場合。長通道照明系統是集中控制區域選擇性的典型運用。由于它的配電線路電壓較高(690 V 1000 V AC) ，有利于減少線路壓降。對于照明等負載(電源插座、揚聲系統、泵或其他負載)，在通道內視需要布置一些降壓變壓器。各種不同負載按T型方式接在主回路中；首要條件是使保護裝置的脫扣具有選擇性。這里采用了可靠并相對簡單的集中控制方式實現區域選擇性。每個保護裝置發送超限信號到中央監控單元，后者對裝置發出的信號分析并鑒別出故障部分，并根據整個系統布置把受故障影響的負載或線路隔離。此方式的脫扣時間明顯長于直接保護型

10、，但通常不會產生系統保護問題(特別是對電纜和裝備保護)，原因是故障電流很低(電壓雖高但線路很長)。 直接保護型脫扣時間明顯要短：與時間-電流選擇性相比較，愈近電源愈增加延遲的必要性有所降低。因延時時間只需大于負載側保護裝置閉鎖信號的存續時間即可(指已檢測出的非正常狀態存續時間加信號傳輸所需時間)。直接保護型的區域選擇性的優點是： 系統脫扣時間減少，從而增加了安全裕度；總脫扣時間約幾百毫秒。 減少故障對配電系統的損害和干擾。 減少斷路器所受熱應力和電動力。 允許更多的選擇性層面。但系統經濟性不甚理想，還有復雜性的問題。更好的選擇性意味著更高的設備選型要求(但并不高于時間-電流選擇性的要求)，如可

11、能需要特殊裝置、附加電纜、輔助電源等。所以此方案首先應用于對安全和連續供電有嚴格要求的高額定電流和高短路電流的系統，特別是用于緊靠在變壓器和發電機負載側的主配電站。另一個感興趣的應用是區域選擇性和時間電流選擇性的結合；這樣，當短路點靠近電源端時， 區域選擇性的邏輯控制順序使保護裝置的脫扣時間減小。如果系統集成有快速故障定位(EFDP)，則區域選擇性還能進一步得到改善。此系統除測量電流值外的還測量電流變化速度，它能在半毫秒內檢測到短路發生并發出閉鎖信號到電源側保護裝置。脫扣時間大約十毫秒(低于塑殼斷路器脫扣時間)，因此所有器件承受的熱應力和電動力大大減少，電壓擾動也很小。此外，在配電中層區域也能

12、采用限流斷路器。這種復雜器件的費用可從配電系統其它成本的降低來得到彌補。能量選擇性能量選擇性是一種特殊的時間-流選擇性，它利用了塑殼斷路器的限流特性。限流斷路器是“一種具有足夠快分斷時間的斷路器，它在短路電流達到峰值以前已將斷路器分斷。”(IEC 60947-2，2.3)。所有ABB SACE Isomax系列塑殼斷路器都具有一定程度的限流特性，因為： 精心設計的Isomax的觸頭系統既能承受低于瞬時脫扣門限的過載電流又能在短路電流發生時分開主觸頭 加速電弧在滅弧室內移動速度(磁吹)， 并產生較高弧電壓。 采用多個隔室分斷電流，并有不同觸頭的完成各自的分斷隔離功能。短路條件下斷路器脫扣相當快速

13、(毫秒級脫扣時間)，分斷時具有相當大的不對稱分量。所以無法使用負載側斷路器的時間電流脫扣曲線和電源側斷路器限流特性曲線(基于正弦對稱波形) 來研究其配合。這種現象往往是動態的(與瞬時電流值的平方成正比) ，通常用允通能量曲線和電源側斷路器的極限不脫扣能量曲線描述( 脫扣能量曲線)。SACE 限流斷路器Isomax SX在SACE Isomax S 系列塑殼斷路器中，S3X, S4X 和 S6X 屬限流斷路器。這些元件的電氣特性為：額定工作電壓為690 Vac，額定工作電流 630 A ，額定極限短路分斷能力為 200 kA/380/415 Vac 和 75 kA/ 690 Vac。自動限流斷路

14、器功能由“限制”短路時最大允通能量實現，同時保護負載側裝置和回路的完好性。分斷系統采用每極雙斷點結構，能夠極快地分斷高短路電流。此外，分斷部件的特殊形狀能夠限制故障電流峰值，大大降低了安裝場合的短路電流。快速分斷極大地減少故障引起的電動力對負載側斷路器沖擊。鑒于以上優良特性，SACE 限流斷路器Isomax 系列特別適用于高短路電流的后備保護并實現能量類型選擇性配合。選擇性后備保護此類保護配合企圖同時滿足以下矛盾的要求：要求采用分斷能力低于安裝點的預期短路電流的負載側斷路器。 要求保證完全選擇性。為了達到上述目標，當短路發生時要求電源側斷路器觸頭排斥產生的短暫分離以減少短路電流，在保護脫扣器尚

15、未完成脫扣動作但下級斷路器“確保”已分斷時，觸頭再次接通。它的原理是：當電流高于某一特定電流時，因電動力效應主觸頭出現排斥現象。但要注意的是：排斥作用具有雙刃作用：1. 幫助沒有足夠分斷能力的負載側斷路器分閘。2. 負載側斷路器也有主觸頭排斥作用，兩斷路器的共同作用使電流減少至低于脫扣器脫扣值，以致于不能完成分閘動作。此外，在期望快速分閘、降低成本的同時，必須看到： 研究這類保護配合比研究能量選擇性配合更困難，且必須在實際配電系統中為求得裝置間正確的組合進行大量試驗。 因主斷路器觸頭的短暫分離使負載側和故障區并聯的電源質量下降。 電源側斷路器的壽命和性能出現無法預測的降低(因主觸頭侵蝕、熔焊等)。這類后備保護(也稱增強選擇性) 往往只用于短路電流較高的終端配電場合。后備保護后備保護采用犧牲選擇性的方法幫助負載側的裝置分斷高于它們自身分斷能力的短路電流。當故障電流高