怎麼解決斷路器越級跳閘的問題？

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很多時候，最下一級的斷路器沒有跳！但是上一級的卻跳了！造成了大範圍的停電！這是為什麼呢？怎麼解決？還有，這是漏電造成的還是短路造成的？

很有意思的問題。

以下內容為我的書稿《低壓成套開關設備的原理及其控制技術》摘錄：

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我們來看下圖：

在圖中有3處發生了短路事故。若此3處短路點執行保護跳閘的斷路器不按圖所示而是跳其上游電源處的斷路器，則將造成事故的擴大化。第一處短路發生在一級配電設備的輸出電纜中，其上下游分別是一級配電設備的饋電斷路器和二級配電設備的進線斷路器；第二處短路發生在二級配電設備的主母線中，而第三處短路則發生在最終用電設備上，有時也可能發生在三級配電設備上。

當某斷路器其下游或終端用電設備發生短路故障時，正常情況下應當是離短路點最近的上游斷路器先跳閘，且應儘力避免更上級的斷路器發生保護跳閘而造成停電事故擴大化。為了做到這一點，上下級斷路器的保護參數之間顯然需要建立某種關係，這種關係被稱為斷路器之間的保護參數選擇性匹配，簡稱為選擇性。

斷路器與選擇性相關的標準見IEC
60947-2和GB14048.2。

如果兩台串接的斷路器只是在達到規定的短路電流值之前呈現選擇性，這種情況被稱為局部選擇性；如果兩台串接的斷路器對所有短路電流值均呈現選擇性，這種情況被稱為完全選擇性。

在低壓電網上下級斷路器之間採用完全保護選擇性或者局部選擇性取決於斷路器保護參數中的電流的大小和脫扣延遲時間的長短，有時還可以輔以電氣邏輯控制等相關技術予以完善。

1．通過L參數、S參數和I參數實現選擇性

在左圖中，斷路器B的最大短路電流ISB被完全地限制在A斷路器的短路S參數反時限脫扣電流I2A的範圍之內，當斷路器B出現了短路後，只有B斷路器跳閘而A斷路器不會跳閘，系統具有完全選擇性。

在右圖中，斷路器B的最大短路電流ISB超過了I2A的範圍，則系統具有局部選擇性。當斷路器B出現了短路後，則有可能斷路器B和斷路器A均跳閘。

1）方法之1——通過L參數實現過載電流的後備保護方案

I2B ——B斷路器的短路S參數反時限脫扣電流

I2A ——A斷路器的短路S參數反時限脫扣電流

ISB ——B斷路器的最大計算短路電流

若上下級斷路器的過載反時限脫扣器L參數之比大於2，即：

$frac{I_{1A} }{I_{IB} } >2$

I1A ——斷路器A的過載保護參數門限值

I1B ——斷路器B的過載保護參數門限值

由上式可以看出，若上級斷路器A的過流門限大於下級斷路器B的過流門限2倍以上，則可在上下級斷路器之間實現過載電流的後備保護。

這裡所指後備保護的意義是：當下級斷路器發生過載時，若下級斷路器（低整定值）因為某種原因未進行有效的保護跳閘，則可由上級斷路器（高整定值）實現後備的過載保護跳閘。

上下級斷路器的過載電流後備保護只能在兩台級連的斷路器之間實現。例如一級配電設備的饋電迴路與二級配電設備的進線斷路器之間。

2）方法之2——通過S參數的延時實現短路選擇性匹配方案

I2A ——A斷路器的短路S參數反時限脫扣電流

I2B ——B斷路器的短路S參數反時限脫扣電流

ISB ——B斷路器的最大計算短路電流

圖中說明了通過調整斷路器的S參數可實現短路選擇性保護匹配，但通過調整S參數的延時實現短路選擇性保護是存在問題的：隨著電路級數的增加，往電源方向的延時時間尺度也越來越長。一般來說，上級與下級斷路器的S參數延時時間偏差Δt不小於70毫秒才能保證兩者之間實現完全選擇性。

3）方法之3——結合方法1和方法2的選擇性匹配方案

I2A ——A斷路器的短路S參數反時限脫扣電流

I2B ——B斷路器的短路S參數反時限脫扣電流

I3A ——A斷路器的短路I參數瞬時脫扣電流

ISB ——B斷路器的最大計算短路電流

t2A ——A斷路器的短路S參數反時限延遲時間

t2B ——B斷路器的短路S參數反時限延遲時間

從圖中可以看出要點有三條：

1：A斷路器具有三段L-S-I保護功能，而B斷路器則具有兩段L-S保護功能

2：A斷路器的S參數反時限延遲時間t2A必須要大於B斷路器的S參數反時限延遲時間t2B，即：

$t_{2A} >t_{2B}$

3：B斷路器的最大計算短路電流ISB小於A斷路器的短路I參數瞬時脫扣電流，即：

$i_{SB} <I_{3A}$

這樣配置後A斷路器與B斷路器之間能夠實現完全選擇性。

4） 選擇性配合的要點

要點1：類別為A的斷路器只能通過瞬時I參數脫扣器的動作電流來實現局部選擇性。

要點2：因為I參數脫扣器中含有20％的誤差，所以電流分級的劃分至少要相差1.5倍

要點3：在實際的應用中，若上級斷路器的容量大於下級斷路器容量2.5倍以上，就可認為上級斷路器與下級斷路器之間滿足完全選擇性

要點4：若上級斷路器採用熱磁式保護脫扣器，而下級斷路器採用電子式保護脫扣器，則上級斷路器熱磁式保護脫扣器的時間延遲足以保證上下級具有完全選擇性

要點5：若上級斷路器和下級斷路器取為同型號同規格，則實際上不可能實現兩者的完全選擇性。這是因為兩者的最大計算短路電流相等，即ISA=ISB，所以當短路發生時兩者一定會同時跳閘，所以此時的選擇性屬於局部選擇性。

為此，可以選擇下級斷路器為限流型的。當下級斷路器的下游發生短路時，受限制的峰值電流會引起下級斷路器I脫扣器動作，但不足以引起上級斷路器動作。

要點6：分級配合時間應當充分考慮到脫扣器的工作原理以及斷路器的結構型式。

電子脫扣器在考慮到離散性後斷路器之間的分級配合時間大約為70～100毫秒。短延時S參數的動作電流至少應當整定到後接斷路器額定值的1.5倍。

要點7：在500毫秒的時間範圍內，允許有7台串接的斷路器可分級配合。

斷路器要跳閘，必須符合兩個條件，第一個是故障電流大小達到設定值，第二個是故障電流持續時間達到設定的時間長度，所以要確保斷路器不越級跳閘，必須在電流設定值和時間設定值上配合好。

比如說，第一級斷路器過流保護定值是700A，持續時間設定值為0.6秒，那第二級斷路器過流保護定值就應該按照一定的比例縮小，比如電流定值設為630A，時間設定為0.3秒。這樣的話，如果在第二級斷路器的保護內發生故障，不管故障電流有沒有達到第一級斷路器的定值，因為故障電流持續到0.3.秒的時候就被第二級斷路器切斷了，達不到第一級斷路器的0.6秒，所以第一級斷路器就不會跳，也就避免了越級跳閘。

這裡可以引申出幾個點。

第一個是保護類型方面，不管是短路故障還是接地故障，都是一樣的道理，都是通過電流大小和判斷時間長度來錯開的。

第二個，應該說時間上的配合更為重要，因為故障電流很有可能同時滿足多級斷路器的保護定值大小。

第三個，斷路器的保護定值設定好了，時間我也設置好了，那這樣是不是就能保證不越級了呢，不一定，為什麼？從設定值來看，像上述的例子，一看就覺得應該能配合了，但是實際來說，斷路器完全斷開故障電流所需的時間，除了基本的判斷時間外，還要加上機械本身的動作時間，這個時間長度因不同廠家設備的性能而異，但因為斷路器的保護時間都是毫秒級的，所以這個差異也有可能會影響斷路器間的配合。什麼意思呢？就是說，像上面的例子，第二級斷路器原本應該是要0.3.秒就把故障電流切斷的，讓第一級沒有機會動作，但是機械性能太差，花多了0.4秒才能完全斷開，而在第二級完全斷開前，第一級斷路器已經檢測到故障電流持續0.6秒了，所以第一級也會動作，這就導致越級跳閘。所以，要確保不越級跳閘，必須用繼保設備測試斷路器的實際動作時間總長，用實際試驗結果的時間長度來確保配合的正確。

一，下級斷路器已壞，或選擇容量不正確。二，上級斷路器容量過小，應選擇比下級更高等級容量的斷路器。三，上下級斷路器之間線路故障。四，有些產品超過一定年限後斷路器的特性變化大，建議更換再試。

既然你說了是兩級斷路器，那就不是環網，這可能性多了，按我覺得的可能性從高到低排來說：

1，兩級斷路器保護不匹配。

2，故障點在兩級斷路器之間。

3，下級斷路器機構/保護拒動。

4，下級斷路器配置的保護無法正確判斷故障（比如單相接地故障但未配置零序保護）。

5，上級斷路器偷跳/誤動。

這個問題太寬泛了，沒描述清楚

@Patrick Zhang 邀請回答！