區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)也稱完全選擇性保護(hù)是一種新概念的保護(hù)方式，是提高配電系統(tǒng)選擇性保護(hù)性能的一種措施，它克服了傳統(tǒng)性配電系統(tǒng)保護(hù)中上下級(jí)間難以達(dá)到的真正選擇性保護(hù)。通過(guò)系統(tǒng)中各級(jí)斷路器配套控制器之間通信或數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)鎖選擇性保護(hù)，確保離故障點(diǎn)最近的斷路器瞬時(shí)分?jǐn)啵瑥亩s短清除故障所需要的時(shí)間，減少電氣配電設(shè)備在短路或者接地故障時(shí)所遭受的破壞。

　　目前，國(guó)內(nèi)使用的智能型萬(wàn)能斷路器，一般只具有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、短路瞬時(shí)、三相不平衡和單相金屬性短路接地保護(hù)等功能。當(dāng)線路中某點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，從出現(xiàn)故障到斷路器切斷線路的過(guò)程中，線路中短路點(diǎn)以上的所有電器元件均受到短路電流的沖擊作用。從減輕對(duì)線路及電器元件的破壞程度出發(fā)，不論短路發(fā)生在何處都希望盡快及時(shí)予以切除，即要求具有短路保護(hù)的斷路器能瞬時(shí)動(dòng)作，這樣可避免對(duì)線路及電器元件造成破壞。為了確保斷路器與串聯(lián)在同一電路中的另一臺(tái)短路保護(hù)斷路器在短路條件下的配合，則需要考慮兩臺(tái)電器各自的特性及它們連接在一起的性能。因此，必須要求對(duì)短路故障實(shí)行有選擇性保護(hù)動(dòng)作。

　　1 選擇性保護(hù)應(yīng)用的重要性與關(guān)鍵技術(shù)

　　電力系統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)是電器產(chǎn)品的主要任務(wù)，完善的過(guò)電流保護(hù)應(yīng)該是過(guò)電流(短路、過(guò)載等)故障級(jí)電器設(shè)備能快速可靠切除故障，而上級(jí)配電電器不應(yīng)越級(jí)跳閘，使電力系統(tǒng)故障限制在最小范圍內(nèi)，這就是通常講的選擇性保護(hù)。因?yàn)槎搪返裙收习l(fā)生時(shí)不僅影響本支路負(fù)載的正常供電，而且還由于處理不及時(shí)導(dǎo)致蔓延擴(kuò)大，以致殃及其他正常工作負(fù)載的供電，甚至電網(wǎng)大面積停電。顯然，低壓配電系統(tǒng)的安全性和可靠性是依據(jù)系統(tǒng)中各級(jí)斷路器的技術(shù)性能及其具有的相互選擇性保護(hù)技術(shù)來(lái)評(píng)價(jià)的，電力系統(tǒng)對(duì)保護(hù)裝置(斷路器)的基本要求有以下四點(diǎn)。

　　(1)選擇性。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求最靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障，而其他部分仍正常工作，否則叫“失去選擇性”。 所謂選擇性保護(hù)，簡(jiǎn)而言之就是哪里出現(xiàn)故障，該故障點(diǎn)的上級(jí)斷路器跳閘，僅僅是切斷故障支路的供電，而不影響其他支路的正常供電。

　　(2)速動(dòng)性。為防止事故擴(kuò)大，減輕危害程度，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)要求盡快動(dòng)作，迅速切除故障。

　　(3 )可靠性。是指發(fā)生了屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作;而在任何其他不屬于它動(dòng)作的情況下，它能可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是“該動(dòng)就動(dòng)，不該動(dòng)就不能動(dòng)”。

　　(4)靈敏性。是指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)系統(tǒng)區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)作出反應(yīng)能力的參數(shù)。

　　隨著低壓電器分?jǐn)嗄芰Α⒈Ｗo(hù)功能不斷完善，已逐步具備實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)全范圍選擇性保護(hù)的可能性。實(shí)現(xiàn)全范圍選擇性保護(hù)的主要關(guān)鍵技術(shù)是需進(jìn)一步提高低壓斷路器分?jǐn)嘈阅?，不僅要提高極限短路分?jǐn)嗄芰cu，還要提高運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs，尤其是要大幅度提高萬(wàn)能式斷路器短時(shí)耐受電流能力，達(dá)到Icw = Ics = Icu。這是低壓配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全電流范圍選擇性保護(hù)的前提條件。研究并合理設(shè)計(jì)區(qū)域聯(lián)鎖模塊動(dòng)作邏輯程序，是提高選擇性保護(hù)可靠性、縮短實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)時(shí)間的重要保證。

　　2 區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)原理

　　現(xiàn)在，隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力的高速提高和萬(wàn)能斷路器分?jǐn)嗄芰εc短時(shí)耐受電流指標(biāo)的提高，新一代智能型萬(wàn)能斷路器具有一種新型的選擇性保護(hù)技術(shù)——區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)，又被稱為完全選擇性保護(hù)(簡(jiǎn)稱ZSI)是一種新概念的保護(hù)方式。利用萬(wàn)能斷路器配置智能控制器的通信與數(shù)據(jù)交換原理組成一種新型區(qū)域聯(lián)鎖。要實(shí)現(xiàn)區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，配電系統(tǒng)中上下級(jí)斷路器必須具有通信功能。它能克服傳統(tǒng)配電系統(tǒng)保護(hù)中上下級(jí)間難以達(dá)到的真正選擇性保護(hù)，從而可避免短路電流對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊，從而有效提高了供電系統(tǒng)的可靠性。

　　區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)裝置原理如圖1 所示，是在智能控制器的基礎(chǔ)上增加高速光、電隔離驅(qū)動(dòng)器、I/O 口和相應(yīng)的軟件，將短路短延時(shí)故障或接地故障進(jìn)行隔離，并由離故障點(diǎn)最近的斷路器(無(wú)內(nèi)部延時(shí))瞬時(shí)分?jǐn)喙收想娏?。系統(tǒng)內(nèi)部其他區(qū)域(包括故障支路的上一級(jí)斷路器)的設(shè)備保持合閘狀態(tài)而持續(xù)供電，最大限度地避免了因下級(jí)短路故障而造成大范圍停電事故。

　　區(qū)域聯(lián)鎖功能可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)和接地故障的選擇性保護(hù)，下級(jí)智能控制器的區(qū)域聯(lián)鎖輸出端與上級(jí)斷路器智能控制器的區(qū)域聯(lián)鎖輸入端連接實(shí)現(xiàn)上下級(jí)斷路器的區(qū)域聯(lián)鎖。當(dāng)斷路器配置的智能控制器一旦檢測(cè)到一個(gè)短路或接地的故障，它立即發(fā)送一個(gè)信號(hào)到相鄰的上級(jí)斷路器智能控制器，起動(dòng)上級(jí)斷路器智能控制器的預(yù)置延時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。如果上級(jí)斷路器智能控制器沒(méi)收到下級(jí)斷路器智能控制器的信號(hào)，就不起動(dòng)預(yù)置延時(shí)而立即分?jǐn)鄶嗦菲?，迅速排除故障?

　　3 在萬(wàn)能斷路器中的應(yīng)用

　　通過(guò)控制連線可聯(lián)鎖多臺(tái)具有此功能的萬(wàn)能斷路器，其聯(lián)線示意如圖2 所示，具有區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)功能的萬(wàn)能斷路器可確保斷路器上下級(jí)完全的選擇性保護(hù)。當(dāng)短路故障發(fā)生時(shí)，檢測(cè)到故障電流的斷路器先發(fā)送一個(gè)信號(hào)給上級(jí)斷路器并檢查下級(jí)斷路器到達(dá)的信號(hào)，如果有下級(jí)斷路器發(fā)送來(lái)的信號(hào)，此斷路器將在脫扣延時(shí)內(nèi)保持合閘。如果下級(jí)沒(méi)有送來(lái)信號(hào)，斷路器發(fā)出故障分?jǐn)嗝钔瑫r(shí)斷路器跳閘，不管控制器保護(hù)是否設(shè)有延時(shí)。即最靠近故障點(diǎn)的斷路器忽略預(yù)先整定的延時(shí)時(shí)間，在不進(jìn)行內(nèi)部延時(shí)的情況下瞬時(shí)分?jǐn)鄶嗦菲?，切除故障線路。智能控制器在發(fā)脫扣命令的同時(shí)，也向上一級(jí)聯(lián)鎖斷路器發(fā)出下一級(jí)已分?jǐn)嗟募s束級(jí)聯(lián)鎖信號(hào)，通知上一級(jí)斷路器按既定延時(shí)執(zhí)行。若下一級(jí)斷路器分?jǐn)嗪?，故障已排除，則上一級(jí)斷路器退出故障狀態(tài)而正常運(yùn)行，從而保證保護(hù)的可靠性，實(shí)現(xiàn)真正地選擇性保護(hù)。若下級(jí)斷路器配套的智能控制器因其內(nèi)部電子線路等故障而不能發(fā)故障脫扣命令來(lái)分?jǐn)鄶嗦菲鲿r(shí)，上一級(jí)斷路器上智能控制器在30 ms 內(nèi)(控制器脫扣脈寬為10 ms，斷路器固有機(jī)械及電弧滅弧分?jǐn)鄷r(shí)間約為20 ms)沒(méi)有接收到下一級(jí)送來(lái)的故障分?jǐn)嗉?jí)約束級(jí)聯(lián)鎖信號(hào)，且短路電流繼續(xù)存在時(shí)，則上一級(jí)控制器不按預(yù)定整定時(shí)間而瞬時(shí)分閘，并將故障分?jǐn)嗉s束級(jí)聯(lián)鎖信號(hào)向更上一級(jí)傳遞。

　　圖2 為具有區(qū)域聯(lián)鎖(三級(jí))聯(lián)線及參數(shù)整定示意圖。第一級(jí)萬(wàn)能斷路器與主變壓器相連，選額定電流In= 3 200 A的斷路器，延時(shí)時(shí)間整定為0.4s。第二級(jí)選額定電流In=1 600 A的斷路器，延時(shí)整定為0.2 s。第三級(jí)選額定電流In=630 A的斷路器，延時(shí)整定為0.1 s。

　　舉例故障A 出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)中第一級(jí)與第二級(jí)斷路器均檢測(cè)到故障電流，第一級(jí)斷路器收到第二級(jí)斷路器發(fā)送的信號(hào)在脫扣延時(shí)0.4 s 內(nèi)保持合閘，第二級(jí)斷路器由于沒(méi)有收到下級(jí)發(fā)送的信號(hào)而零延時(shí)跳閘，盡管它的脫扣時(shí)間整定為0.2 s。當(dāng)故障B出現(xiàn)時(shí)，第一級(jí)斷路器檢測(cè)到故障電流，因沒(méi)有收到下級(jí)斷路器發(fā)送的信號(hào)，它將零延時(shí)跳閘，盡管脫扣時(shí)間整定0.4 s。

　　如無(wú)選擇性保護(hù)功能，當(dāng)故障A 出現(xiàn)時(shí)，則第一級(jí)斷路器，第二級(jí)斷路器都不可避免的受到短路電流的沖擊，特別是在大容量的變壓器情況下，這時(shí)A 點(diǎn)短路時(shí)短路電流很大，這對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來(lái)很大的危險(xiǎn)性。另一方面在配電系統(tǒng)中，如短路點(diǎn)距離變壓器很近，回路阻抗很小，短路電流會(huì)更大，這時(shí)會(huì)使第一級(jí)斷路器與第二級(jí)斷路器同時(shí)跳閘而達(dá)不到真正的選擇性保護(hù)目的。由于第一級(jí)斷路器跳閘，將全部負(fù)載斷電，造成大范圍停電的事故。

　　由于電力系統(tǒng)中存在短路等故障，系統(tǒng)電壓會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降低甚至短暫消失等現(xiàn)象，它會(huì)給線路和電氣設(shè)備帶來(lái)?yè)p失和損傷。比如，欠電壓會(huì)使電動(dòng)機(jī)疲勞、堵轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的過(guò)電流，從而燒壞電動(dòng)機(jī);而當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí)，大量電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)又會(huì)使線路電壓大幅度下降，造成危害。采用具有區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)的斷路器后，出現(xiàn)故障時(shí)，消除了內(nèi)部設(shè)定延時(shí)，大大提高了分?jǐn)嗨俣?。由于分?jǐn)鄷r(shí)間縮短，限流效果好，可以降低短路電流在母線上的壓降，因而同一母線上的其他帶欠壓脫扣器的斷路器就不會(huì)因欠電壓產(chǎn)生誤動(dòng)作。由于其是通過(guò)降低過(guò)電流故障期的能量釋放來(lái)約束故障應(yīng)力，故極大地降低了萬(wàn)能斷路器的熱應(yīng)力和電動(dòng)應(yīng)力，提高了斷路器分?jǐn)鄷r(shí)的可靠性，且最大限度地縮小了停電區(qū)域，保證了無(wú)故障部分的連續(xù)供電，又可將系統(tǒng)短路電流的沖擊降到最低的影響，從而可實(shí)現(xiàn)完整的多級(jí)監(jiān)控功能。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　選擇具有區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)的萬(wàn)能斷路器，最大限度地避免了因下級(jí)短路故障而造成大范圍停電的事故。因此應(yīng)在萬(wàn)能斷路器上大力推廣應(yīng)用。