专家揭秘保护电器的能量选择性

01

选择性是电气系统中上下级保护装置之间的协调配合。当电气装置内的任何一点发生故障时，只有邻近故障部位的上游保护装置分断并隔离故障，与此同时，上级保护装置保持合闸状态不受影响，从而最大程度保障系统供电的连续性。如下图所示，当在图示点发生故障时，断路器B跳闸，而断路器A保持合闸，那么A、B两个断路器则具有选择性。

选择性可以是完全选择性或部分选择性。

完全选择性指流经故障点所有的故障电流，从过载到非阻性短路电流，均由断路器B断开，而断路器A保持合闸。当查询施耐德电气样本中的选择性表格时，完全选择性标有符号“T”。

部分选择性指故障电流在某一故障电流值（选择性极限值）之下时，断路器B断开，而断路器A保持合闸。故障电流大于此极限值时，两个断路器同时断开。查询施耐德电气样本的选择性表格列出的值则为选择性极限值。

选择性区域包括过负荷区域和短路区域。

常用以下几种技术的组合确保上下两级保护设备之间的选择性：

• 电流选择性：应用于过载保护

• 时间选择性：应用于小短路电流保护

• 区域选择性连锁：应用于低压系统主配电级

• 能量选择性：应用于大短路电流保护

02

施耐德电气法国专家Marc SERPINET 先生和Robert MOREL先生通过对标准选择性技术的总体研究，并站在能量的出发点测试了断路器及其不同的脱扣单元。从而发现，对配电系统多级而言，不利用时间选择性技术也可在断路器的极限分断能力值实现完全选择性。能量选择性技术可确保在大短路电流时上下级保护设备之间的选择性。

能量选择性的原理：

通常用于研究选择性的时间电流曲线，当限流断路器的电流超过25倍的额定电流（50Hz频率时脱扣时间小于10ms）时是不适用的。

当断路器A和B检测到非常大的短路电流时，两个断路器的触头同时执行打开的动作，使得回路中的电流得到限制。而B断路器处的电弧能量引起B分断非常快（<1ms），但是上级断路器A检测到的故障电流与其分断能力相比还是有限的，此电流引发断路器触头斥开，但是此处电弧能量却不足以使A脱扣。因此，断路器A可以帮助断路器B脱扣，但是自己却不脱扣。假如是全选择性，则对所有的Ip值，流过下级断路器的能量低于上级断路器脱扣单元动作所需要的值。施耐德电气Compact NSX 限流断路器使用的能量选择性技术对实现全选择性极为有效。

限流的能量选择性：

在谈到能量选择性时，一定要提到级联和限流技术。因为正是这两种技术和能量的选择性息息相关。所谓级联是利用上级断路器A的脱扣动作来帮助断路器B实现分断。在之前描述到的部分选择性中，当故障电流小于或等于满足选择性的极限电流值IS时，下级断路器B单独动作，而级联技术指在此电流下两个断路器均执行触头打开的动作，但是A断路器不跳闸，从而实现选择性。Compact NSX断路器使用限流及级联技术可实现提高选择性极限电流值达到比下级断路器B极限分断能力更高的值。

能量选择性的优点

1、能量脱扣原理在实际中被施耐德电气梅兰日兰的专利所应用，也被应用到NSX塑壳断路器产品设计当中。这种快速和高限流性的断路器满足了用户和市场两大关注点：

• 用户安装用电容量增加，导致更大的短路电流和装置需要相应更高的分断能力。限流、级联和能量选择性技术可以提高下级断路器的极限分断能力，从而降低了用户的投资成本，提高了经济性；

• 有效限制电气装置中的应力以及故障电流的水平和持续时间。

能量选择性技术确保在大的短路电流状态下保护设备之间的选择性。能量选择性技术的应用使得当满足以下条件时，Compact NSX 可以提供上下级两个串联断路器的完全选择性。

• 两个断路器脱扣单元电流之比大于1.6

• 两个断路器额定电流之比大于等于2.5