配电系统的后备保护和保护电器之间的串级分断配合

随着电力工业的发展，电网的容量（功率）日益增大。为了对低压网路的各种故障电流进行有效的切断和保护，人们开发、制造了具有过载保护、短路保护功能的断路器
　　（万能式Ａｉｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ，以下简称ＡＣＢ，和塑料外壳式Ｍｏｌｄｅｄ ｃａｓｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ，以下简称ＭＣＣＢ）和熔断器（Ｆｕｓｅ），以适应电网和用电设备的安全要求。各种保护电器所设置的过电流（过载和短路）保护特性，必须适合下列两种情况：
　　　　对于重要的线路和负载来说，应考虑它的供电持续性。根据保护装置相互间的配合，在发生线路故障电流时，只切断故障回路而不涉
　　
　　及无故障回路。保护器的配置是，上方位选用具有过载长延时，短路短延时和大电流瞬动保护功能的三段保护特性断路器，下方位可选过载长延时和短路电流瞬动的二段保护断路器。这种保护方式称为"选择性分断保护"；　　对人身安全无直接联系，或是无故障回路的负载对于使用者来说并不重要，在采用保护装置时应考虑经济性，设计上可采取"后备分断保护"方式。　　何谓"后备保护方式"？后备保护是指：系统的某处设置的保护装置（通常是ＭＣＣＢ），其负载端的预期最大短路电流，超过ＭＣＣＢ的额定短路分断能力，在此情况下，保护装置的电源侧（以下称上方位），还设置了对它的下方位线路最大预期短路电流有充分的、足够的额定短路分断能力的另一个保护装置（可以是ＭＣＣＢ，也可以是Ｆｕｓｅ）。当下方位的线路发生最大（预期）短路电流故障时，借助于上方位的保护装置和它自身的保护装置，共同安全地切断此故障电流。而下方位线路中小于其保护装置额定短路分断能力的短路故障电流，就由此线路保护装置来切断，此种保护方式就称为后备保护（Ｂａｃｋ－ｕｐ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ），国际上也有称级联或串级保护（Ｃａｓｃａｄｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）。　　如图１所示，ＭＣＣＢ２（塑壳式断路器）的电源侧额定短路分断能力小于ｋ处发生短路，且此短路电流为线路预期的最大短路电流Ｉｓｃ（当出现Ｉｃｓ时，如果不采取措施，ＭＣＣＢ２将会被烧毁）。由于ＭＣＣＢ２的上方位装设了ＭＣＣＢ１，此时就可借助ＭＣＣＢ１与ＭＣＣＢ２同时来切断如此大的短路电流（ＭＣＣＢ１的额定短路分断电流是≥Ｉｓｃ的），这种串联接线就是后备保护。　　由于ＭＣＣＢ１开断，ＭＣＣＢ３和ＭＣＣＢ４处的线路也同时停电。
　　　　如果不采取后备保护，而是采用选择性保护，则ＭＣＣＢ２的额定短路分断能力≥ｋ处预期最大短路电流，而ＭＣＣＢ１则需选用有三段保护功能的断路器。如ＭＣＣＢ１短延时时间为０．１ｓ，而ＭＣＣＢ２全分断时间一般小于０．０２ｓ，就能做到ｋ处短路电流（哪怕是预期最大短路电流）由ＭＣＣＢ２开断，而ＭＣＣＢ１不会脱扣，则ＭＣＣＢ３、ＭＣＣＢ４处的线路就不致于停电。但是ＭＣＣＢ２和ＭＣＣＢ１的投资就很大。采用后备保护可大大节约投资。因为额定短路分断能力越大的断路器，不仅价格很高（通常它要是一般短路分断器的好几倍），且体积也大。但是使用后备保护也有缺点，就是上述的一旦ＭＣＣＢ１开断，ＭＣＣＢ２的相邻线路全部停电，但上文已说明，这些线路负载是不重要的，也不会危及人身安全。