[发明专利]用电网限流型断路器单相短路保护动作的判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用电网限流型断路器单相短路保护动作的判定方法，属于用电安全技术领域。

背景技术

供配电系统要求对用户安全可靠供电，但由于各种原因难免出现故障，其中最常见的故障是短路，又以发生单相短路的可能性最大。智能电网的发展对用户的安全用电水平提出了更高的要求，其中用户用电网（指400V的低压电网）的故障自动侦测是一个关键技术，用来在短路等事故保护动作之后，通过监控系统自动（可再配合少量人工巡查工作）给出本次事故动作保护的分析报告。目前，国内外在这块的研究刚刚起步，不见成熟的技术和系统。

低压断路器在用电网中不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以断开短路电流，从而能够及时有效地切除短路故障，保障电网安全运行。限流型断路器是一种应用较广泛的新型断路器，当该类断路器的负载出现短路时，由于其具有极快的分断速度，在短路电流没有达到预期峰值前即被切断，使实际短路电流产生的能量比预期能量减少，使电网、用电电器受到的机械应力及热耗大大减小。限流型断路器比一般塑壳断路器多一个限流系数概念，它就是指实际分断电流峰值与预期短路电流峰值之比。限流功能主要通过两种方式实现，一种是通过断路器的分断特性，在短路发生时额外增加短路回路中的短路阻抗，从而降低了短路电流；另一种是通过快速分断技术，在短路电流还未达到预期的峰值高点时断路器就已分断。

在辐射式配电系统中，所谓选择性跳闸是指将有故障的负载或馈电回路从电网断开。若无选择性，一个电气故障可使电网各级多台断路器同时跳闸，引起大面积停电。全选择性是指出现故障时，只有邻近故障点的上级一台断路器跳闸，而其他的则继续保持供电；部分选择性是指故障电流值超过某一值时，不再保证全选择性条件。

短路时用电网的电磁暂态过程非常复杂，尤其是断路器保护作用时，燃弧、断弧过程以及电弧电阻使得系统的暂态特性发生了巨大的变化，很难对系统进行精确建模，实际短路电流难以准确计算。

综上所述，限流型断路器是用电网中一种应用较广泛的新型断路器，但目前还没有关于限流型断路器短路保护动作的判定方法研究，该方法是实现用电网内部短路故障自动侦测的关键技术，也是进一步实现短路故障定位的理论基础。

发明内容

本发明提供一种用电网限流型断路器单相短路保护动作的判定方法，该方法具有能够判断用电网是否发生短路故障保护的功能。

为解决上述技术问题，本发明提出一种用电网限流型断路器单相短路保护动作的判定方法，该方法包含以下步骤：

步骤1），计算短路点到变压器的单相对地短路阻抗：

设短路点k发生在变压器第x条一级出线Lx的下属分支电路上，短路阻抗计算时，第x条一级出线Lx只考虑从短路点到变压器之间的各级馈线阻抗，此时第x条一级出线的总阻抗Z′_出线x的计算公式为Z′_出线x＝Z_馈线1+Z_馈线2+...+Z_馈线n，其中Z_馈线n为第n级配电馈线的阻抗，根据实际馈线长度和规格计算得出；

步骤2），计算稳态单相对地短路电流：

稳态单相对地短路电流的计算公式为I_稳态＝U_N/|Z′_出线x+Z_T|，U_N为变压器低压侧相电压，大小取220V；Z_T为变压器阻抗，查变压器手册获取；

步骤3），计算限流型断路器短路保护动作时的电流判据：

在配置限流型断路器进行短路保护的低压用电网中，当短路保护动作时，短路电流的峰值和能量会大幅降低。依据试验结果，确定保护动作时的电流判据如下：第一，电流幅值判据：试验数据表明，经过限流后的实际短路电流幅值将降低到稳态短路电流值的1/3以下，取短路点k的电流幅值判据为第二，电流波形判据：试验数据表明，经过限流后的实际短路电流波形具有正弦半波特征，短路电流的作用时间为5ms-10ms，即0.25-0.5个工频周期；

步骤4），取用电网的典型用电线路末端作为假想短路点，依据步骤1）-3）计算所有假想短路点的幅值判据，并取其中的最小值作为用电网的短路电流幅值判据I_min；

步骤5），对突变电流是否为限流型断路器短路保护动作造成进行判定，当变压器低压侧的录波装置录取的突变电流幅值大于I_min时，且满足步骤3）所述的电流波形判据，即可判定限流型断路器短路保护动作。