（成都基准方中建筑设计有限公司昆明分公司 云南昆明 650200）
摘要：随着工程项目规模越来越大，高层建筑越来越高，建设方又极力限制变电所数量，使供电距离越来越长。对超长线路和设备如何保护？本文提出解决方案，供大家探讨。
1、电气工程防护概念
关于电气工程防护可分为两部分内容：人或动物的安全防护；电气系统防护。具体防护内容和依据见下表：
.png)
（2）电流要求
不管是用熔断器保护还是空气断路器保护，要想保护电器在规定的时间内可靠动作，必须具有与其相匹配的动作电流——即足够大的故障电流。当系统结构确定以后，各点的短路电流几乎是恒定不变的。而不同的保护电器、断路器不同的脱扣器类型和不同的整定方式对短路电流的需求是不同的。
对于In＝4～63A熔断器而言，短路电流应符合下列要求：当切断故障回路时间≤5s时，要求Id≥5In，当切断电源时间≤0.4s时，要求Id≥8~10In。只要满足动作电流要求，熔断器都能可靠动作。
当采用空气断路器的瞬时或短延时脱扣器作为短路保护兼作间接接触保护时，其故障电流应满足下式要求：
Id≥1.3kIn ①
式中：Id——故障电流，间接接触保护时为相线对PE线的单相短路电流；
k——用断路器作为保护器件时，为瞬时或短延时脱扣器动作电流倍数；
In——熔断器时为熔体额定电流；断路器时为脱扣器额定电流。
3、常规保护措施
对配电线路和用电设备通常采取如下保护措施：
过载保护——利用断路器长延时脱扣器实现；
短路保护——利用断路器短延时或瞬时脱扣器实现；
间接接触保护——利用断路器短延时或瞬时脱扣器作短路保护兼作间接接触保护。条件是接地故障电流必须满足①式要求。
4、解决方案
（1）熔断器保护
■例：已知某供电系统，短路容量为300MVA，变压器1000KVA，Uk=6%，馈出干线截面为5*16，末端设备为排烟风机15KW，末端线路截面为4*10，La＝10m。试计算：分别用空气断路器和熔断器保护时，干线截面为5*16的电缆长度Lb。
解：分别见图1和图2。
.png)
图2 采用熔断器保护
图2采用熔断器保护，Ka和Kb点接地故障电流分别为190A和200A，电动机采用aM63熔断器保护，In＝32A，只要熔断电流达到If＝5In＝160A时，熔断器就可以在5s以内熔断。而实际上Id＝190A，远大于If。同理，5*16干线也由aM63熔断器保护，为保证上下级选择性，令In＝40A。同样，只要熔断电流达到If＝5In＝200A时，熔断器就可以在5s以内熔断。而Kb点接地故障电流恰好是200A。与断路器保护所不同的是电缆长度却大大提高到Lb＝320m。
从断路器与熔断器作为保护器件可以看出，在相同条件下，熔断器保护的供电半径大大提高，两者半径之比达1:3.7。
（2）非消防电动机用常规断路器保护
常规断路器是指带长延时和瞬时脱扣器的断路器，即非选择型两段式断路器。用长延时
脱扣器作过载保护，用瞬时脱扣器作两相短路保护。
（3）消防电动机采用电子脱扣断路器保护
由于消防类电动机不允许设过载保护。因此，必须采用带有三段保护（带接地故障保护时也称为四段保护）的电子脱扣器断路器，要求如下：
长延时脱扣器，带OFF/ON功能；
短延时脱扣器，带OFF/ON功能；
瞬时脱扣器，带OFF/ON功能；
接地故障（零序保护）保护，带OFF/ON功能；
这四种脱扣器带有OFF/ON功能后，可以根据需要对保护方式任意组合。
（4）照明负荷的超长线路保护
这类线路较多，最常见的是住宅干线，一般控制在250m之内，个别可达300m。这类负荷特点是无尖峰电流（或尖峰电流很小，可忽略不计），可采用两段式塑壳断路器。整定：
长延时 Ir1＝In≥Ijs
瞬时 Ir3＝(5~10)In
校验：用Ir3兼作接地故障保护时，应满足接地故障电流Id≥1.3Ir3。当不能满足上式要求时，应满足两相短路电流Ik2≥1.3Ir3，同时用长延时切断故障电源，并在电缆井内每层作等电位联结，保证长延时大于5s脱扣时的人身安全。按此方式计算出不同In时的电缆长度：
上表是Ir3＝10In时的电缆长度。如果改为Ir3＝5In，用短路保护兼作接地故障保护，其电缆保护长度也能达到300m左右。
（5）小截面超长线路保护
这类线路一般为应急照明和楼道照明干线，特点是截面小，距离长，采用C特性微型断路器作二次分配后的干线保护，Ir3＝10In且不可调。仍采用上述校验方式：应满足两相短路电流Ik2≥1.3 Ir3，同时用长延时切断故障电源，并在电缆井内每层作等电位联结，保证长延时大于5s脱扣时的人身安全。按此方式计算出不同In时的电缆长度：
塑壳
断路器Ir3＝10In 1.3Ir3电缆截面最长电缆长度两相短路
电流Ik2单相短路
电流Id长延时切断电源时间电缆热稳定校验
In＝200A2600A4*120+1*70350m2656A1213A13sS≥31mm2
In＝250A3250A4*150+1*95330m3254A1367A15sS≥37mm2
In＝315A4095A4*185+1*95295m4106A1940A12.5sS≥48mm2
In＝350A4550A4*240+1*120305m4586A2156A12.5sS≥53mm2
C特性
断路器Ir3＝10In 1.3Ir3电缆
截面最长电缆长度两相短路
电流Ik2单相短路
电流Id长延时切断电源时间电缆热稳定校验
In＝20A260A5*6200m268A124A7.5sS≥2.3mm2
5*10340m265A114A8sS≥2.3mm2
5*16500m287A128A7.4sS≥2.4mm2
In＝25A325A5*6165m325A151A7.5sS≥2.9mm2
5*10275m328A141A8.2sS≥2.8mm2
5*16440m326A146A7.6sS≥2.8mm2
电缆热稳定均能校验通过。
（6）超长线路末端为双速风机的保护
双速风机作为特例，其特点是：低速为非消防时运行，用热继电器作过载保护动作于接触器跳闸；高速为消防时运行，热继电器过载报警动作于信号；高速和低速共用一套短路保护装置。
图3 双速风机保护
图3为某工程地下室实例。第一级和第二级断路器都采用短路保护兼作接地故障保护，校验均能通过。第三级双速风机断路器，高速时用短路保护兼作接地故障保护没问题，而低速时却存在问题。解决办法有以下4种任选：
▲低速运行并发生接地故障时由热继电器动作于接触器断开电源，同时电动机周围伸臂范围内作等电位联接。
▲▲将低速导体截面（3*2.5）提高一级后，Id＝403A就能够通过校验。
▲▲▲启动零序电流保护，令Io＝In＝40A。
▲▲▲▲将双速风机断路器改为aM40熔断器是最简单的办法。
上述问题看似处理的很圆满，其实还存在着更棘手的问题。图3只是解决了接地故障的上下级选择性问题，两相短路和三相短路时，上下级断路器的选择性问题没有解决，这类问题用常规手段是难以解决的，有望随着网络技术的发展，由配电系统区域选择性联锁（ZSI）来解决。
5、现实与展望
就目前设计来看，把超长线路及其设备保护作一个课题来研究一点也不过分。大多数的设计用短路保护兼作间接接触保护（接地故障保护），这种保护方式对距离较短的线路是可行的，而对超长的线却没有引起设计人高度重视。
本文提出的两种超长线路（设备）保护方案尽管不是最完善的方案，但毕竟为解决这类问题提供了思路。在没找到更好地解决办法之前，它仍是一种可行性方案。更重要的是，通过这种讨论引起大家对超长线路间接接触防护的重视，并通过与建设方沟通、交流，耐心地解释能引起建设方的共鸣。
论文作者:王家宁
论文发表刊物:《科技研究》2019年3期
论文发表时间:2019/6/10
标签：断路器论文; 电流论文; 熔断器论文; 故障论文; 电缆论文; 截面论文; 线路论文; 《科技研究》2019年3期论文;