王秉让，杨建峰，连建军，李占庭，穆文涛

（中国电子系统工程第四建设有限公司，河北石家庄 050000）

1 低压配电系统电源侧短路故障切除时间介绍

以图1 所示的低压系统为例，分析带低压综保的配电系统故障切除时间。

图1 10 kV/0.4 kV 配电系统单线图

（1）根据低压配电系统参数，对短路点参数进行计算，结果见表1。

表1 10 kV/0.4 kV 短路点参数

（2）对高低压开关进行整定，结果见表2。

表2 高低压开关整定值

（3）根据高低压开关整定值，未加弧光保护的故障切除时间（DL2 开启瞬时保护）见表3。

表3 未加弧光保护的故障切除时间（DL2 开启瞬时保护）

K1 点弧光短路，两相短路电流可达10.9 kA，达到DL1 开关的速断保护值2.68 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，故障切除时间85 ms。

K2 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，达到DL1 开关的短延时保护值0.4 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，加延时时间600 ms，故障切除时间685 ms。

K3 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，达到DL2 开关的速断时保护值0.96 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，故障切除时间85 ms。

K4 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，达到DL3 开关的速断时保护值0.64 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，故障切除时间85 ms。

（4）根据高低压开关整定值，未加弧光保护的故障切除时间（DL2 关闭瞬时保护）见表4。

表4 未加弧光保护的故障切除时间（DL2 关闭瞬时保护）

K1 点弧光短路，两相短路电流可达10.9 kA，达到DL1 开关的速断保护值2.68 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，故障切除时间85 ms。

K2 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，达到DL1 开关的短延时保护值0.4 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，加延时时间600 ms，故障切除时间685 ms。

K3 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，达到DL2 开关的短延时时保护值0.36 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，加延时时间400 ms，故障切除时间485 ms。

K4 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，达到DL3 开关的速断时保护值0.64 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，故障切除时间85 ms。

（5）根据高低压开关整定值，加弧光保护的故障切除时间（DL2 关闭瞬时）见表5。

表5 加弧光保护的故障切除时间（DL2 关闭瞬时）

K1 点弧光短路，两相短路电流可达10.9 kA，达到开关DL1 的速断保护值2.68 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，故障切除时间85 ms。

K2 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，弧光短路判据加达到DL1 开关的弧光保护值0.4 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，加延时时间0 ms，故障切除时间85 ms。

K3 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，弧光短路判据加达到DL1 开关的短延时保护值0.4 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms 加延时时间0 ms，故障切除时间85 ms。

K4 点弧光短路，两相短路电流可达1.77 kA，达到DL3 开关的速断时保护值0.64 kA，故障判断及断路器切断时间总计85 ms，故障切除时间85 ms。

2 半导体行业配电系统现有综保分析

半导体行业现有综保系统，低压总开关DL2 速断保护关闭，保证在低压开关DL3 馈出的电缆或母线发生短路时，不会引起DL2 速断动作而造成故障停电范围扩大。但通过表4 可以看出，在变压器低压出线至低压馈出开关DL3 上口的铜排、母线弧光短路时，在K2 点的故障切除时间为685 ms；在K3 点的故障切除时间为485 ms。在低压柜内发生弧光短路超过100 ms就会造成低压柜不可恢复的损坏。

根据以上分析可以看出，半导体行业的供电可靠性非常重要，但恢复供电时间也是重中之重。现在外资品牌施耐德、西门子、ABB 以及国产优质众多品牌都有弧光短路保护产品。在变压器低压接线柱至低压馈出开关DL3 上口的主母排安装弧光短路保护感光探头进行弧光保护，并与高压开关DL1 的过流保护进行联锁发出DL1 跳闸信号，可以使K2、K3 处的弧光短路时总的故障切除时间达到85 ms，保护低压柜内设备，使弧光短路故障发生后的恢复供电时间大大缩短。

3 某半导体行业配电系统弧光短路故障实例

发生弧光短路的低压总开关DL2 如图2 所示，弧光短路发生时的故障录波如图3 所示。

图2 发生弧光短路的低压总开关DL2

图3 发生弧光短路DL2开关的故障录波

图3 所示的故障录波是DL2 开关的电压、电流波形，从上到下依次为A 相电压、A 相电流、B 相电压、B相电流、C 相电压、C 相电流。电流数值来自开关下口电流互感器，故在DL2 上口发生弧光短路时感测不到故障电流，在弧光短路移动到其下口以后才感测到故障电流。从图中可以看出，弧光短路发生后，电压波形发生畸变。根据故障录波波形，开关DL2 上口先发生弧光短路，经过15 个周波（300 ms）后，孤光短路由DL2 上口移动到DL2 下口，又经过19 个周波（380 ms）后，高压开关DL1 跳闸，总计故障切除时间为680 ms。该时间同表4 中K2 点弧光短路故障的切除时间685 ms 相同。

4 结论

通过上述分析，可以得出以下结论：

（1）对于低压供配电系统，由于变压器高压开关的速断保护值超过低压三相短路电流值。故在变压器低压接线柱至低压总开关上口发生三相短路时，故障切除时间为高压开关的短延时保护延时时间加断路器动作时间（约85 ms），故障总切除时间达到600 ms 以上，远大于低压柜要求的100 ms 弧光短路切除时间，故加弧光短路保护是必要的。

（2）半导体行业低压配电综保系统，低压进线断路器关闭瞬时保护，故在变压器低压接线柱至低压进线开关上口发生三相短路时，故障切除时间为高压开关的短延时加断路器动作时间85 ms，故障总切除时间达到600 ms 以上。在低压总开关下口至低压馈出开关上口母排发生三相短路时，故障切除时间为低压进线开关的短延时加断路器动作时间（85 ms），故障总切除时间达到400 ms 以上，大于低压柜要求的100 ms 弧光短路切除时间，故加弧光短路保护是必要的。

（3）现在外资品牌的综保产品自带弧光保护接口，设计时可以选带弧光保护的综保产品。

（4）加装弧光保护的低压综保系统，可以大大减少低压柜发生弧光短路故障时的损失，并大大减少恢复送电时间。