摘要：通过分析传统的断路器级间时间—电流保护特性曲线，断路器发生保护时的完全选择性和部分选择性及电流选择性和时间选择性，并且结合了当短路故障发生时断路器选择性与断路器动作发生的灵敏性的关系并对此进行总结。并以上述总结为基础析提出一种适用于小型断路器实现区域选择性联锁的控制方案。

关键字：小型断路器；断路器的极间配合；选择性保护；ZSI

一、引言

在现如今的低压配电系统里，发生短路故障产生的电流的热效应对配电系统的损害与配电系统各级间的配合不当而产生不必要停电而造成损失是低压配电系统需要解决而又相互矛盾的两个问题[1]。配电系统出现故障的各种短路是难以避免使所设计的系统能在最短的时间里消除出故障，保持供电的连续性和可靠性是配电系统设计的首要内容。因此应尽可能的缩短系统不必要的反应时间，并且尽可能的控制断电的范围。区域选择性连锁则是为了解决反应时间和保护选择正确性的的矛盾而产生的一项技术[2]。不过小型断路器体积较小，空间难以安装适用于塑壳式断路器的控制芯片，因此本文拟设计一种简单的ZSI保护方案，更契合小型断路器的使用环境及自身条件。

二、传统的小型断路器的极间配合设计分析

（1）断路器的上下级关系

一般的断路器分类分为A型和B型两种，A型代表断路器非选择型断路器不具有选择性，其中的脱扣器为短延时，没有需要耐受短路电流要求，一般为普通热磁脱扣器。B型则是选择型断路器，它的脱扣器是可以进行选择的短延时，有需要短时耐受短路电流的要求，一般使用的电子脱扣器[3]。我们一般使用的小型断路器均为A型，所以要进行改良小型断路器基础上提出适用小型断路器的ZSI技术。

（2）断路器的完全选择性及部分选择性

假定D2断路器发生短路故障，D1是D2的上级断路器，想要D1和D2获得完全选择性，则D2下级断路器的故障值（从过载电流到最大三相短路电流）产生时D2断路器分断，D1断路器不动作。为此需D1，D2断路器参数应满足下列两式：

满足上述关系，D1和D2获得完全得选择性。不过一般情况，式（2）很难满足，当短路电流关系为时，D1的瞬时脱扣装置启动，而瞬时脱扣器很难达到选择性要求，这种情况D1，D2之间只具有部分选择性[4]。

（3）断路器的电流选择性及时间选择性

在配电系统中中，电源到故障点间的正常工作电流和短路过载故障电流，会因为故障点的远离电源而线性减小。上下级断路器，D1上级D2下级， ，当配电的级数下降时，相应断路器的正常工作电流和短路过载故障电流随级数下降[5]。

电流选择性就是利用断路器的正常工作电流和短路过载故障电流随级数下降的保护特性偏移，当D2断路器的最大短路电流小于D1断路器瞬时脱扣器整定值实际使用还要留出1.1倍的裕量，上下级获得完全选择性，否则只具有部分选择性，当下级断路器D2出口处的短路电流值上述条件限制之前时具有选择性，这个值被称做选择性极限电流，如果超过了这个值，只能获得部分选择性。时间选择性是下级断路器发生故障脱扣的流程时间取与上级断路器的承载故障电流不动作的时间差得到的。

（4） 断路器选择性与断路器保护动作灵敏性间的关系

断路器保护动作灵敏性就是，断路器工作的线路末端会发生的最小短路电流值与断路器短路保护动作的整定电流之比，即

一般使用中要求 K≥1.3。

由以上得知，非选择型断路器的完全选择性和其动作灵敏性间相互矛盾，在工程中应根据实际使用选择断路器的种类，设定延时参数做出取舍。

三、小型断路器的区域联锁方案设计

区域选择性连锁就是为了解决上述的传统选择性和速动性间的矛盾因为智能电器的出现普及产生。当配电系统的发生短路过载等故障时时，不但要准确的切除故障点还要尽可能小范围的将故障从电力系统中排除，減小不必要的停电，尽可能的保证配电系统中的大部分用电器正常运行[6]。

ZSI原理是保护电器之间的工作状态及所保护线路的实时状态通过信号线联通交换并根据智能处理器的自动判断处理实现配电系统中中各级保护电器之间的优化选择性配合[7]。

现有ZSI技术一般只适用于塑壳式断路器，而不适用于小型断路器，因为小型断路器体积较小，空间难以安装适用于塑壳式断路器的控制芯片，所以提出一种群组控制形式。

假定D1和D2在配电系统分属上下级断路器，他们具有独立的脱扣器和共同的智能处理器，断路器D2的短路延时人工设置大于D1。D1处短路电流大于整定值时，控制器判断D1瞬动并向上级D2发送ZSI信号[8]。D2动作情况由处理器检测状态信号来给出控制信号：

1.当D1的ZSI信号并检车到D2处短路电流也大于D2整定值，则D2根据预设延时工作

2.收到ZSI信号但D2电流小于其整定值，D2无动作。

将类似情况拓展到3级情况时当D1处短路电流大于整定值，处理器检测D1处ZSI信号并分别检测D2处D3处的工作状态，电路状态，来判断电路中的D2，D3如何动作。

这种ZSI技术与传统的那种各级间独立运行互相传送联锁信号相比，具有简单，成本低，体积小。互相配合设定更加容易清晰的优点，更适合智能电网中的应用。

参考文献

[1] 张培铭 智能电网与智能电器系统.电器与能效管理技术 2014 5 9.

[2] 鲍光海 低压控制与保护电器智能化技术研究.博士学位论文.福州大学 2011

[3] 何瑞华 我国低压断路器现状与发展动向 电气技术2009 9 13.

作者简介：阎放（1993—），男，辽宁沈阳人，沈阳工业大学电气工程学院2016级电气工程专业硕士研究生，研究方向：电器及其控制。