接地故障電流設定方式

斷路器的接地故障保護功能的應用機械工業(yè)部第四設計研究院電氣所接地故障指相線對地或與地有關聯(lián)的外露可導電部分，如設備外殼、管道、構(gòu)架的接觸短路，它同一般短路形式相比較，其短路電流雖然不大，但有可能導致人身觸電傷亡和火災事故的危險，后果比較嚴重。因此,正確地選用和整定配電線路的保護電器，使其可靠地切斷故障線路，防止人身間接觸電和電氣火災事故，就顯得非常重要，國家規(guī)范＜＜低壓配電設計規(guī)范＞＞對此也作了明確的規(guī)定。對于TN系統(tǒng)，當配電方案及變電所設置合理，變電所供電半徑較小時，通過對導線截面的調(diào)整，若過電流保護能滿足規(guī)范＜＜低壓配電設計規(guī)范＞＞第4．4．7條要求，此時可采用過電流保護兼作接地故障保護。隨著時代的發(fā)展，高層建筑和大型聯(lián)合廠房越來越多的出現(xiàn)，使得變壓器供電半徑不可避免的越來越大，過電流保護就難以實現(xiàn)接地故障保護，這時就需要采用漏電電流動作保護，然而筆者發(fā)現(xiàn)很多設計人員都疏忽了這一點，在這種場所斷路器仍選用普通斷路器。在漏電電流動作保護的實現(xiàn)上，低壓斷路器目前有三種方法，下面以施耐德及ABB公司斷路器為例說明它們之間的不同。一為地電流型，也稱”W”型，用于變壓器低壓側(cè)總開關，該方式是控制單元按外部電流互感器上接收的信號動作的，外部電流互感器安裝在圖1所示位置,該方式僅適用于TN-S型接地系統(tǒng)。以施耐德公司為例，MasterpactM斷路器控制單元STR38S和STR58U具有地電流型接地故障保護功能，接地故障電流14設定范圍為250-320-400-500-800-1000-1200A接地故障延時t4設定范圍為0.1-0.2-0.3-0.4S,注意：控制單元選用此功能時需注明接地故障保護采用地電流型，不注明時為剩余電流型。以ABB公司為例，E斷路器控制單元PR112具有地電流型接地故障保護功能,I4設定范圍為0.1-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-1xIn，t4設定范圍0.1-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-1S，脫扣時間與脫扣電流可選擇定時限特性(t=k),亦可選擇反時限特性(I2t=k),注意：控制單元選用此功能時需配一個外部互感器附件。顯然，接地故障電流整定值越小，靈敏度越高，具體設計時可考慮使14二?0.2xIn,并大于下級斷路器接地故障保護整定值，動作時間可考慮整定為0.4?0&。二為剩余電流型，也稱”T”型，用于低壓配電柜出線開關，該方式是控制單元通過計算相電流和中性線電流的矢量和來動作的，該方式需設四個電流互感器，動作電流整定值較大，見圖2（圖示為三極斷路器）,該方式適用于TN-C,TN-C-S,TN-S型接地系統(tǒng)，對于TT系統(tǒng)，因接地故障電流較TN系統(tǒng)小很多（一般均小于30A），建議采用漏電電流型接地故障保護。以施耐德公司為例:MasterpactM斷路器控制單元STR38S或STR53UE具有剩余電流型接地故障保護功能接地故障整定電流14及接地故障延時整定時間t4同地電流型。CompactNS400斷路器控制單元STR53UE也具有剩余電流型接地故障保護功能但14及t4與MasterpactM斷路器有所不同，14設定范圍為0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-1xIn，t4設定范圍為0.1-0.2-0.3-0.4S。以ABB公司為例：E斷路器控制單元PR112和PR111具有剩余電流型接地故障保護功能該斷路器14、t4設定范圍與斷路器框架電流等級及控制單元有關，如E4NH32（In=3200A）,配PR111控制單元,I4為0.2-0.25-0.3-0.35-0.4-0.45-0.48xIn，t4設定范圍0.1-0.2-0.3-0.4S，注意：PR111脫扣時間與脫扣電流只有反時限特性（I2t二k）。S斷路器控制單元為PR212/P也具有剩余電流型接地故障保護功能I4設定范圍為0.2-0.3-0.4-0.6-0.8-0.9xIn，t4設定范圍為0.1-0.2-0.4-0.8s。具體設計時可考慮使I4=0.1?0.2xIn，動作時間可考慮整定為?0.4s。三為漏電電流型，常用于低壓系統(tǒng)末端，如住宅樓電源箱及住戶照明箱內(nèi)，也常用于TT系統(tǒng)配電線路，以及供電給手握式和移動式用電設備的末級配電線路，該方式僅需一個電流互感器，動作電流很小，靈敏度很高，最大動作電流為30A，該方式也是控制單元通過計算相電流和中性線電流的矢量和來動作的見圖3。以施耐德公司為例:CompactNS斷路器，需要漏電保護時，把接地故障保護模塊安裝在斷路器下方即可，對NS斷路器，施耐德公司提供三種模塊，VigiME,VigiMH,VigiMB。對于VigiME,漏電電流整定值I/n二0.3A,斷路器總分斷時間<40ms,對于VigiMH,漏電電流整定值為0.03-0.3-1-3-10A,斷路器總分斷時間為<40ms,<140ms,<300ms,<800ms，當漏電電流整定值1/n二0.03A時，脫扣器為瞬動。對于VigiMB,漏電電流整定值為0.3-1-3-10-30A,斷路器總分斷時間為<40ms,<140ms,<300ms,<800ms。以ABB公司為例：S斷路器，需要漏電保護時，也可裝配接地故障保護附件，ABB公司提供三種附件，SaceRC210（電磁式）,SaceRC211（電子式）及SaceRC212（電子式）對于SaceRC210,漏電電流整定值I/n可為0.3-0.5A,斷路器為瞬動脫扣，對于SaceRC211,I/n可為0.03-0.1-0.3A,斷路器為瞬動脫扣，對于SaceRC212,I/n可為0.03-0.1-0.3-0.5-3A,斷路器脫扣時間為0-0.1-0.25-0.5-1-1.5s,脫扣時間誤差為20%。對于漏電電流型接地故障保護，漏電電流及斷路器脫扣時間整定值,應根據(jù)使用的場所、系統(tǒng)接地形式，系統(tǒng)接地電阻、重復接地電阻等因素綜合考慮。對于住戶配電箱及供電給手握式和移動式用電設備的末級配電級路I/n取0.03A,并瞬時動作，對于住宅總配電箱可取0.3s?0.5s（單相10?15戶），并可延時動作，對于TT系統(tǒng)配電線路,則應根據(jù)系統(tǒng)接地電阻、重復接地電阻、電纜長度、規(guī)格等因素綜合考慮,以協(xié)調(diào)可靠性與靈敏度。三段保護簡單設定第一段：瞬時速斷保護瞬時速斷保護一般要求故障時能快速動作，時間一般為0-0.2S，為了躲過線路上的配變合閘時勵磁涌流，一般取很短的延時。由于微機保護的精度較高，所以，如不考慮躲勵磁涌流，則時間一般取0s。電流定值按可靠躲本線路末故障整定，可靠系數(shù)一般取1.3-1.5Idz.j=Kk*Ij/(Xxt+Xl)/Nct其中，Kk為可靠系數(shù)，Idz.j為保護裝置的動作電流，Ij為平均電流，Xxt為系統(tǒng)阻抗，XI為線路阻抗，Net為保護CT變比第二段：限時速斷保護可按本線路有靈敏度整定，或與下一級線路瞬時速斷保護配合，按可靠躲下一級線路瞬時速斷保護范圍末故障整定。一般靈敏度取1.5，在其他條件允許情況下可以適當放大，放大靈敏度的好處是：當系統(tǒng)等值阻抗變大，可不用調(diào)整定值，因靈敏度還夠。(系統(tǒng)的擴建，一般會使等值阻抗變小，系統(tǒng)的同一地點短路電流變大)。Idz.j=Ij/(Xxt+XI)/Net/KIm時間一般取T2=T1+At;其中Klm為靈敏度系數(shù)，其他符號同上。小一般為0.3?0.5。第三段：過電流保護一般按照躲最大負荷電流整定，驗證保護靈