關(guān)于低壓斷路器的選型及參數(shù)設(shè)定，常見(jiàn)的有：額定短路極限分?jǐn)嗄芰cu、額定運(yùn)行短路極限分?jǐn)嗄芰cs、額定電流Ie、額定電壓Ue、長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作電流Ir、短延時(shí)動(dòng)作電流Isd、瞬時(shí)動(dòng)作電流Im、接地故障電流Ig等等。但是低壓系統(tǒng)的第一個(gè)斷路器有兩個(gè)參數(shù)（額定短路極限分?jǐn)嗄芰cu和接地故障電流Ig）很重要但又容易讓人忽略，也讓人困惑，因?yàn)檎伊撕芫靡矝](méi)有找到詳細(xì)的解讀文章。如何選型/設(shè)定？為什么要這樣選型/設(shè)定？這樣選型/設(shè)定的依據(jù)是什么？
一、?額定短路極限分?jǐn)嗄芰cu
額定短路極限分?jǐn)嗄芰cu和額定運(yùn)行短路極限分?jǐn)嗄芰cs（目前很多斷路器能做到Icu=Ics），它們所代表的意義：假如某斷路器的短路極限分?jǐn)嗄芰cu=60KA，那么當(dāng)線路中發(fā)生小于等于60KA的故障電流，斷路器可以安全切斷電路，如果當(dāng)線路中發(fā)生大于60KA的故障電流，斷路器的觸頭熔接、甚至發(fā)生爆炸等事故，這樣斷路器就已經(jīng)失去了應(yīng)有的作用，且不能再使用。?斷路器的短路極限分?jǐn)嗄芰牡偷礁叻至藥讉€(gè)等級(jí)，在設(shè)備生產(chǎn)的過(guò)程中就確定了斷路器的短路極限分?jǐn)嗄芰Φ牡燃?jí)（后期不可調(diào)），但隨著產(chǎn)品等級(jí)的提高，價(jià)格也會(huì)跟著提高。準(zhǔn)確的選型應(yīng)是一項(xiàng)很重要工作內(nèi)容，低壓系統(tǒng)靠近變壓器的第一個(gè)受電柜的斷路器和第一級(jí)斷路器的短路極限分?jǐn)嗄芰Φ倪x型尤為重要，因?yàn)榇颂幇l(fā)生短路是所產(chǎn)生的短路故障電流很大，那么我們?nèi)绾芜x型該類斷路器呢？變壓器短路電流計(jì)算法，變壓器輸出側(cè)線圈短路發(fā)生的短路故障電流是低壓系統(tǒng)的最大短路故障電流，其它處的短路故障電流一定比該處的短路故障電流小。
先說(shuō)明一個(gè)概念，變壓器的短路阻抗又稱阻抗電壓。阻抗電壓是指將變壓器的二次繞組短路，使一次繞組電壓慢慢加大，當(dāng)二次繞組的短路電流達(dá)到額定電流時(shí)，一次繞組所施加的電壓（短路電壓）與額定電壓的比值百分?jǐn)?shù)即為短路阻抗。根據(jù)該原理可以計(jì)算變壓器輸出側(cè)的短路電流，本文以本人經(jīng)歷的某數(shù)據(jù)中心的設(shè)備/系統(tǒng)數(shù)據(jù)作為計(jì)算參考依據(jù)。某項(xiàng)目變壓器銘牌的短路阻抗為7.42%，額定電流144/3608A，則變壓器的輸出側(cè)的最大預(yù)期短路電流為3608/0.0742=48.63KA，那么我們?cè)谶x擇第一個(gè)斷路器和低壓側(cè)第一級(jí)斷路器的時(shí)候應(yīng)選擇額定短路極限分?jǐn)嗄芰cu大于等于50KA的斷路器（宜大不宜小，當(dāng)然太大也是一種浪費(fèi)）。此處特別強(qiáng)調(diào)：第一級(jí)斷路器，哪怕它的額定電流只有100A，但是它的輸出端處短路的預(yù)期短路電流也是很大，那么它的極限分?jǐn)嗄芰σ残枰笥诘扔?0KA（如下圖）。
二、?接地故障保護(hù)電流Ig
在電氣故障情況下，為防止因間接接觸帶電體而導(dǎo)致人身電擊，因線路故障導(dǎo)致過(guò)熱造成損壞，甚至導(dǎo)致電氣火災(zāi)，低壓配電線路應(yīng)按《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50054) 要求裝設(shè)短路保護(hù)過(guò)負(fù)載保護(hù)和接地故障保護(hù)，用以分?jǐn)喙收想娏骰虬l(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。現(xiàn)行的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范中均提出在低壓配電線路中需設(shè)置接地故障保護(hù)，最常見(jiàn)的是低壓系統(tǒng)的第一個(gè)斷路器設(shè)接地故障保護(hù)功能。接地故障的保護(hù)方式常用有三種：
過(guò)電流保護(hù)
這種保護(hù)方式因利用所控制的線路斷路器，在不增設(shè)其他裝置就可以實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)功能，所以方便易行。但這種有一定的局限性，詳見(jiàn)下文。
剩余電流保護(hù)
剩余電流保護(hù)所檢測(cè)的是三相電流家中性線電流的矢量和，三相五線配電線路正常運(yùn)行時(shí)，即使三相負(fù)載不平衡，剩余電流只是線路泄漏電流，配電線路在沒(méi)有發(fā)生接地故障時(shí)，三相負(fù)荷電流與中性線電流的矢量和均為零，無(wú)論三相負(fù)荷電流平衡與否！即|IA|+|IB|+|IC|+|IN|=0。零序電流保護(hù)一般適用于TN-S接地系統(tǒng)。
零序電流保護(hù)
配電線路正常運(yùn)行時(shí)，如果三相負(fù)載完全平衡，無(wú)諧波電流，忽略正常泄漏電流，則流過(guò)中性線N的電流為0，即零序電流為0；如果三相負(fù)載不平衡和系統(tǒng)存在諧波時(shí)，則產(chǎn)生零序電流，如果某一相發(fā)生接地故障時(shí)，零序電流將大大增加。因此利用檢測(cè)零序電流值發(fā)生的變化，可取得接地故障的信號(hào)。
關(guān)于接地故障電流的保護(hù)模式本人在《數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)3P和4P開(kāi)關(guān)的區(qū)別和應(yīng)用》的一文中有提及，本文重點(diǎn)討論零序電流接地故障保護(hù)模式，也是我國(guó)應(yīng)用最普遍的模式。在國(guó)內(nèi)很少見(jiàn)到低壓系統(tǒng)的第一個(gè)斷路器用剩余電流保護(hù)模式做接地故障保護(hù)，多見(jiàn)于末端微型斷路器的漏電保護(hù)，倒是在香港的2個(gè)數(shù)據(jù)中心有見(jiàn)過(guò)剩余電流接地故障保護(hù)模式的接地保護(hù)裝置。（這個(gè)問(wèn)題我現(xiàn)在還沒(méi)有想出為什么，也許是傳統(tǒng)的原因，或許又是其它因素吧，希望以后能得到解答。）那么本文重點(diǎn)就來(lái)探索零序電流保護(hù)模式下的接地故障電流如何設(shè)定？下圖是某廠家Micrologic 6.0的接地保護(hù)設(shè)定參數(shù)選擇表，表中說(shuō)明了接地故障電流可選擇設(shè)定的范圍120~1200A，為什么？怎么選？怎么樣都可以嗎？
本文以我主持驗(yàn)證測(cè)試的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目之供電系統(tǒng)的某條鏈路的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)說(shuō)明我對(duì)零序電流接地故障保護(hù)模式的思考。在下圖案例中我們測(cè)量了Z1~Z6處的接地環(huán)路阻抗，（所測(cè)的接地環(huán)路阻抗，是在鏈路帶電的情況下，測(cè)量處的相線至變壓器輸出繞組，經(jīng)變壓器工作接地至PE線，再到測(cè)量處PE線的環(huán)形鏈路阻抗）測(cè)的值分別是：Z1=0.008歐；Z2=0.017歐；Z3=0.068歐；Z4=0.078歐；Z5=0.089歐；Z6=0.148歐。在數(shù)據(jù)中心的TN-S系統(tǒng)中PE線同相線靠緊敷設(shè)，且設(shè)備的外殼具備良好的多點(diǎn)接地以及電纜橋架等不帶電金屬設(shè)施都有做可靠的等電位接地，如果相線發(fā)生接地（TN-S系統(tǒng)大多數(shù)接地短路故障為金屬短路），相線同金屬外殼會(huì)發(fā)生短路熔接，那么實(shí)際測(cè)量出來(lái)的接地阻抗值就同真實(shí)接地故障時(shí)的環(huán)路阻抗接近，這時(shí)候的短路故障電流是最大短路故障電流。
如果PDU的Z6處發(fā)生接地故障（金屬短路）時(shí)，那么發(fā)生的接地短路故障的最大電流是230/0.148=1554A，32A的微型斷路器的瞬時(shí)保護(hù)足夠快速響應(yīng)而切斷故障電流（這就是上文說(shuō)的斷路器過(guò)流保護(hù)，實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)功能）；Z5處發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流是230/0.089=2584A，此處的160A斷路器也能瞬時(shí)分?jǐn)喙收想娏鳎蝗绻鸘PS輸出端Z4發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流是230/0.078=2948A，故在TN-S系統(tǒng)中發(fā)生接地故障（金屬短路）時(shí)短路電流可短時(shí)間內(nèi)被斷路器所分?jǐn)?。為了保障接地短路故障發(fā)生時(shí)斷路器和熔斷器動(dòng)作的可靠性，GB 50303 -2015《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（新實(shí)施的規(guī)范）對(duì)實(shí)測(cè)接地故障回路阻抗測(cè)試做了新的要求。
但如果當(dāng)Z1，Z2，Z3，Z4處阻抗短路（非金屬短路，如小動(dòng)物的尸體、線路受潮等）發(fā)生，所產(chǎn)生的接地故障電流是無(wú)法被各級(jí)斷路器的過(guò)流保護(hù)所切斷，這時(shí)就需要第一個(gè)斷路器的零序電流接地故障保護(hù)起作用。
當(dāng)系統(tǒng)某相發(fā)生接地故障時(shí)，零序電流會(huì)發(fā)生突變，但系統(tǒng)中零序電流的值在系統(tǒng)正常的情況下還會(huì)受到不平衡電流和諧波等因素的影響，故做零序電流故障保護(hù)模式的設(shè)定時(shí)還得考慮這些因素的影響，而這兩個(gè)值是經(jīng)常變化的，而且是比較難以預(yù)測(cè)和計(jì)算的。最可靠最準(zhǔn)確的辦法是通過(guò)日常運(yùn)維時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，來(lái)指導(dǎo)接地故障保護(hù)電流的設(shè)定。本案例中系統(tǒng)滿載測(cè)試的時(shí)候記錄系統(tǒng)在正常情況下零序電流的最大值（不長(zhǎng)期出現(xiàn)，出現(xiàn)在設(shè)備突然加載的時(shí)候，目前大多數(shù)電子儀表都能記錄電力參數(shù)的最大值）為557.5A。由此可以說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)檢測(cè)到的最大零序電流強(qiáng)度即為：接地故障保護(hù)電流的最小設(shè)定值。本案例系統(tǒng)正常工作時(shí)，接地故障保護(hù)裝置檢測(cè)到的零序電流總小于557.5A時(shí)，接地故障保護(hù)裝置無(wú)論如何也是不會(huì)誤動(dòng)作。
當(dāng)系統(tǒng)在Z5點(diǎn)發(fā)生接地故障時(shí)，零序電流是三相不平衡電流、諧波經(jīng)過(guò)中性線電流的分量和故障電流的矢量疊加。為了保障接地故障保護(hù)裝置既不誤動(dòng)作又不拒動(dòng)作，我們應(yīng)該評(píng)估出接地故障時(shí)零序電流大概率出現(xiàn)的上限值。在本案中，系統(tǒng)滿載時(shí)正常的零序電流值為348.2A，歷史最大值為為557.5A。那么可進(jìn)行接地故障保護(hù)電流的整定設(shè)置時(shí)，既要考慮靈敏性也要考慮系統(tǒng)誤動(dòng)作，接地故障保護(hù)電流的整定推薦為：348.2A+2*（557.5-348.2）=766.8A，查表可以取800A。
關(guān)于低壓系統(tǒng)斷路器的整定值不少項(xiàng)目亂象環(huán)生，有的項(xiàng)目的設(shè)計(jì)圖僅僅給出了整定值數(shù)據(jù)，但是沒(méi)有給出計(jì)算書(shū)和設(shè)定依據(jù)；甚至有些設(shè)計(jì)圖紙整定值都沒(méi)有，斷路器的出廠整定是什么就永遠(yuǎn)都是這個(gè)狀態(tài)。沒(méi)有發(fā)生意外的項(xiàng)目就僥幸平安，如果斷路器的各級(jí)參數(shù)沒(méi)有根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的帶載情況進(jìn)行計(jì)算確定整定值，當(dāng)意外發(fā)生的時(shí)候要么出現(xiàn)傷害事故，要么出現(xiàn)越級(jí)跳閘大面積停電的重大損失事故。從上文的分析來(lái)，斷路器的接地故障保護(hù)電流是根據(jù)負(fù)載投入的情況變化而變化的，當(dāng)負(fù)載的增加或者減少或者負(fù)載的性質(zhì)變化都會(huì)引起零序電流的變化，即使設(shè)計(jì)圖紙給出了整定值，設(shè)計(jì)師也應(yīng)當(dāng)是根據(jù)系統(tǒng)滿載情況下給出的整定值，它不是一個(gè)永恒的值。數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維人員應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)測(cè)定的參數(shù)，對(duì)整定值進(jìn)行計(jì)算并調(diào)整，以使系統(tǒng)的各級(jí)斷路器處于一個(gè)可靠的保護(hù)狀態(tài)。
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