區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護也稱完全選擇性保護是一種新概念的保護方式，是提高配電系統(tǒng)選擇性保護性能的一種措施，它克服了傳統(tǒng)性配電系統(tǒng)保護中上下級間難以達到的真正選擇性保護。通過系統(tǒng)中各級斷路器配套控制器之間通信或數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)相互聯(lián)鎖選擇性保護，確保離故障點最近的斷路器瞬時分?jǐn)?，從而縮短清除故障所需要的時間，減少電氣配電設(shè)備在短路或者接地故障時所遭受的破壞。

　　目前，國內(nèi)使用的智能型萬能斷路器，一般只具有過載長延時、短路短延時、短路瞬時、三相不平衡和單相金屬性短路接地保護等功能。當(dāng)線路中某點發(fā)生短路故障時，從出現(xiàn)故障到斷路器切斷線路的過程中，線路中短路點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予以切除，即要求具有短路保護的斷路器能瞬時動作，這樣可避免對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短路保護斷路器在短路條件下的配合，則需要考慮兩臺電器各自的特性及它們連接在一起的性能。因此，必須要求對短路故障實行有選擇性保護動作。

　　1 選擇性保護應(yīng)用的重要性與關(guān)鍵技術(shù)

　　電力系統(tǒng)過電流保護是電器產(chǎn)品的主要任務(wù)，完善的過電流保護應(yīng)該是過電流(短路、過載等)故障級電器設(shè)備能快速可靠切除故障，而上級配電電器不應(yīng)越級跳閘，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。因為短路等故障發(fā)生時不僅影響本支路負(fù)載的正常供電，而且還由于處理不及時導(dǎo)致蔓延擴大，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)中各級斷路器的技術(shù)性能及其具有的相互選擇性保護技術(shù)來評價的，電力系統(tǒng)對保護裝置(斷路器)的基本要求有以下四點。

　　(1)選擇性。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求最靠近故障點的保護裝置動作，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，簡而言之就是哪里出現(xiàn)故障，該故障點的上級斷路器跳閘，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)速動性。為防止事故擴大，減輕危害程度，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)發(fā)生故障時要求盡快動作，迅速切除故障。

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

　　(4)靈敏性。是指保護裝置對其保護系統(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?、保護功能不斷完善，已逐步具備實現(xiàn)電力系統(tǒng)全范圍選擇性保護的可能性。實現(xiàn)全范圍選擇性保護的主要關(guān)鍵技術(shù)是需進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，還要提高運行短路分?jǐn)嗄芰cs，尤其是要大幅度提高萬能式斷路器短時耐受電流能力，達到Icw = Ics = Icu。這是低壓配電系統(tǒng)實現(xiàn)全電流范圍選擇性保護的前提條件。研究并合理設(shè)計區(qū)域聯(lián)鎖模塊動作邏輯程序，是提高選擇性保護可靠性、縮短實現(xiàn)選擇性保護時間的重要保證。

　　2 區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護原理

　　現(xiàn)在，隨著計算機數(shù)據(jù)處理能力的高速提高和萬能斷路器分?jǐn)嗄芰εc短時耐受電流指標(biāo)的提高，新一代智能型萬能斷路器具有一種新型的選擇性保護技術(shù)——區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護，又被稱為完全選擇性保護(簡稱ZSI)是一種新概念的保護方式。利用萬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。要實現(xiàn)區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護技術(shù)的應(yīng)用，配電系統(tǒng)中上下級斷路器必須具有通信功能。它能克服傳統(tǒng)配電系統(tǒng)保護中上下級間難以達到的真正選擇性保護，從而可避免短路電流對電力系統(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)動器、I/O 口和相應(yīng)的軟件，將短路短延時故障或接地故障進行隔離，并由離故障點最近的斷路器(無內(nèi)部延時)瞬時分?jǐn)喙收想娏鳌Ｏ到y(tǒng)內(nèi)部其他區(qū)域(包括故障支路的上一級斷路器)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短路故障而造成大范圍停電事故。

　　區(qū)域聯(lián)鎖功能可實現(xiàn)短路保護和接地故障的選擇性保護，下級智能控制器的區(qū)域聯(lián)鎖輸出端與上級斷路器智能控制器的區(qū)域聯(lián)鎖輸入端連接實現(xiàn)上下級斷路器的區(qū)域聯(lián)鎖。當(dāng)斷路器配置的智能控制器一旦檢測到一個短路或接地的故障，它立即發(fā)送一個信號到相鄰的上級斷路器智能控制器，起動上級斷路器智能控制器的預(yù)置延時，實現(xiàn)選擇性保護。如果上級斷路器智能控制器沒收到下級斷路器智能控制器的信號，就不起動預(yù)置延時而立即分?jǐn)鄶嗦菲鳎杆倥懦收稀?

　　3 在萬能斷路器中的應(yīng)用

　　通過控制連線可聯(lián)鎖多臺具有此功能的萬能斷路器，其聯(lián)線示意如圖2 所示，具有區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護功能的萬能斷路器可確保斷路器上下級完全的選擇性保護。當(dāng)短路故障發(fā)生時，檢測到故障電流的斷路器先發(fā)送一個信號給上級斷路器并檢查下級斷路器到達的信號，如果有下級斷路器發(fā)送來的信號，此斷路器將在脫扣延時內(nèi)保持合閘。如果下級沒有送來信號，斷路器發(fā)出故障分?jǐn)嗝钔瑫r斷路器跳閘，不管控制器保護是否設(shè)有延時。即最靠近故障點的斷路器忽略預(yù)先整定的延時時間，在不進行內(nèi)部延時的情況下瞬時分?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，也向上一級聯(lián)鎖斷路器發(fā)出下一級已分?jǐn)嗟募s束級聯(lián)鎖信號，通知上一級斷路器按既定延時執(zhí)行。若下一級斷路器分?jǐn)嗪?，故障已排除，則上一級斷路器退出故障狀態(tài)而正常運行，從而保證保護的可靠性，實現(xiàn)真正地選擇性保護。若下級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)故障脫扣命令來分?jǐn)鄶嗦菲鲿r，上一級斷路器上智能控制器在30 ms 內(nèi)(控制器脫扣脈寬為10 ms，斷路器固有機械及電弧滅弧分?jǐn)鄷r間約為20 ms)沒有接收到下一級送來的故障分?jǐn)嗉壖s束級聯(lián)鎖信號，且短路電流繼續(xù)存在時，則上一級控制器不按預(yù)定整定時間而瞬時分閘，并將故障分?jǐn)嗉s束級聯(lián)鎖信號向更上一級傳遞。

　　圖2 為具有區(qū)域聯(lián)鎖(三級)聯(lián)線及參數(shù)整定示意圖。第一級萬能斷路器與主變壓器相連，選額定電流In= 3 200 A的斷路器，延時時間整定為0.4s。第二級選額定電流In=1 600 A的斷路器，延時整定為0.2 s。第三級選額定電流In=630 A的斷路器，延時整定為0.1 s。

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

　　如無選擇性保護功能，當(dāng)故障A 出現(xiàn)時，則第一級斷路器，第二級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A 點短路時短路電流很大，這對系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來很大的危險性。另一方面在配電系統(tǒng)中，如短路點距離變壓器很近，回路阻抗很小，短路電流會更大，這時會使第一級斷路器與第二級斷路器同時跳閘而達不到真正的選擇性保護目的。由于第一級斷路器跳閘，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)電壓會在短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降低甚至短暫消失等現(xiàn)象，它會給線路和電氣設(shè)備帶來損失和損傷。比如，欠電壓會使電動機疲勞、堵轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的過電流，從而燒壞電動機;而當(dāng)電壓恢復(fù)時，大量電動機的自起動又會使線路電壓大幅度下降，造成危害。采用具有區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護的斷路器后，出現(xiàn)故障時，消除了內(nèi)部設(shè)定延時，大大提高了分?jǐn)嗨俣?。由于分?jǐn)鄷r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因欠電壓產(chǎn)生誤動作。由于其是通過降低過電流故障期的能量釋放來約束故障應(yīng)力，故極大地降低了萬能斷路器的熱應(yīng)力和電動應(yīng)力，提高了斷路器分?jǐn)鄷r的可靠性，且最大限度地縮小了停電區(qū)域，保證了無故障部分的連續(xù)供電，又可將系統(tǒng)短路電流的沖擊降到最低的影響，從而可實現(xiàn)完整的多級監(jiān)控功能。

　　4 結(jié)束語

　　選擇具有區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護的萬能斷路器，最大限度地避免了因下級短路故障而造成大范圍停電的事故。因此應(yīng)在萬能斷路器上大力推廣應(yīng)用。