成套设备中后备保护方式与保护装置选择

当下方位发生过电流（短路电流）其数值小于下方位保护装置的额定短路分断能力［例如，此额定短路分断能力是３８０Ｖ、２５ｋＡ，线路（图１的ｋ处）发生短路，其电流值＜２５ｋＡ］，则由下方位的保护装置（ＭＣＣＢ２）来切断，从安全角度看，不必有任何的担心。但如ｋ处的短路电流超过ＭＣＣＢ２的额定短路分断能力，下方位的ＭＣＣＢ２无法单独分断故障回路，它必须依靠上方位保护装置（图１中的ＭＣＣＢ１）或借助后备的保护装置协同分断。采用后备保护，上方位与下方位的保护装置，应考虑以下几点。
１ 上方位保护装置的额定短路分断能力
　　　　上方位保护装置对其本身设置点的最大预期短路电流及对它的下方位保护装置的最大预期短路电流，都具有足够的接通和分断能力。
２ 上方位保护装置的限流性能
　　　　上方位保护装置在分断短路电流时（此短路电流大于下方位的额定短路分断能力），下方位保护装置不应有机械的或因过热造成的损坏，即：
　　　　（１）上方位保护装置通过的短路电流峰值所产生的破坏力（电动斥力引起的，电动斥力Ｆ＝２．０４×１０－８×，
　　式中　　Ｆ-电动斥力Ｎ；
　　　　ｌ-为导体间的距离ｃｍ；
　　　　ｉ-通过短路电流的峰值，应低于下方位保护装置的机械强度（外壳的、导体的）；　　（２）上方位保护装置分断短路电流产生的ｉ２ｄｔ应小于下方位保护装置的耐热强度。
　　　　为达到上述要求，上方位的保护装置应具有限流特性。即在极短时间内分断的实际短路电流比预期最大短路电流要小很多（限流系数＝）。故保护装置的限流特性用相对于预期最大短路电流的一定值，即实际通过的电流峰值和来表示，因此选择限流系数小的产品作后备保护，可以大大减轻下方位保护装置的负担。
３ 上方位与下方位保护装置电弧能量的分担
　　　　电弧能量是短路电流分断性能的重要因素之一。电弧能量等于短路电流分断时，保护装置开断处产生电弧而形成电弧电压与电弧电流的乘积在全分断时间的积分为ＩＵｄｔ。一般下方位保护装置（普遍采用的是ＭＣＣＢ）分断超过其额定短路分断能力的短路电流，因电弧能量过大，会引起它的触头系统、灭弧装置和外壳受损伤和遭破坏。为避免这些情况的产生，就需使作后备保护的上方位保护装置（ＭＣＣＢ或Ｆｕｓｅ），负担电弧能量的一部分，将下方位保护装置所负担的电弧能量抑制在它的安全值内。
　　　　在后备保护中，上方位保护装置为了分担电弧能量，其开断时间应比下方位装置开断时间短（快），至少与下方位的开断时间同步。但是通常的情况是上方位保护装置的体积大，开断时间也较长，电弧的产生也要晚，就使得电弧能量的分担少，后备保护的效果差。限流型保护装置，开断时间极短，电弧能量的负担可以增大，与之匹配的下方位保护装置通过的短路电流峰值和可被抑制得很低，后备保护效果很好。由此可见，上方位保护装置选择限流型的很重要。
　　　　能进行后备保护的装置，它们的配合必须根据经过短路试验验证过，由制造厂提供的配合数据来确定。