【摘要】区域选择性联锁(ZSI)作为一种新的保护方式,克服了传统配电系统保护中上下级间难以达到配合的选择性,短路电流对系统的冲击大等缺点。在原有保护的基础上，正确的使用和配置区域选择性联锁，能够有效的提高了供电系统的可靠性。【关键词】配电系统选择性配合区域选择性联锁
1 前言在低压配电系统中，为了确保上下级间配合的选择性，上级断路器通常配备带短延时的三段保护。这样在发生短路短延时故障时，故障点上方的配电系统在短延时期间不可避免将受到短路电流的冲击；另一方面，当下级回路短路电流超过上级断路器的瞬动整定值时，将使上下级断路器同时进入瞬动状态，从而可能发生无选择性的越级跳闸现象。传统的保护模式无法解决上述问题，而区域选择性联锁技术既可以实现配合的完全选择性，又能够将短路电流对系统的影响降低到最低。本文详细论述了区域选择性联锁的工作原理，并以施耐德公司的MasterpactMT框架断路器为例，对区域选择性联锁的应用进行了阐述。
2区域选择性联锁的工作原理区域选择性联锁是辐射式电网中各级断路器脱扣器之间通过通信或数据交换实现选择性跳闸，工作原理见图1。图中三级配电网中，第二级F1,F2,F3断路器和第一级M主断路器联锁，第三级SF1,SF2和上级F1断路器联锁（如图中虚线的瞬动保护关闭，三级断路器的延时时间分别设置为0.4s,0.2s，0.1s。当在A点发生故障时，SF1向自己发出自锁定信号，SF1进入0.1s短延时，同时SF1向使F1发出等待命令，F1进入0.2s短延时，F1也检测到故障电流，向M发出等待命令，使M进入0.4s短延时。故障最后由SF1切除。当在B点发生故障时，F1检测到故障电流，向M发出等待命令，M进入0.4s短延时，同时由于F1未收到下级发送的等待命令，F1短延时将不会启动，F1瞬时脱扣切除故障。当在C点发生故障时，由于M未收到下级发送的等待命令，M断路器将瞬时脱扣，线s的短路能量冲击。由以上分析可以看出，采用区域选择性联锁的配电系统，既保证了上下级间的选择性，又大大缩短了系统承受短路故障电流的时间。
3 区域选择性联锁的工作特性区域选择性联锁有以下几点工作特性：一、 区域选择性联锁针对的是短路短延时故障和接地故障。也就是说，只有故障电流大于短路短延时电流设置或接地故障电流设置时，区域选择性联锁才起作用。原有配合系统的保护设置不变。区域选择性联锁只作用于联锁区域内的故障电流。联锁区域是指上级断路器的下端子至下级断路器上端子之间的范围，如图2虚线框所示。二、 同一配电级别，有着共同上级主断路器的保护设备都应该联锁。如图2所示，F1,F2,F3在同一配电级别，并有共同上级断路器M,所以F1,F2,F3都应和M进行联锁。如果F1断路器未和主断路器M联锁，当在B点发生故障时，M断路器由于未收到F1发送的信号，M和F1都将瞬时脱扣，从而使保护失去选择性。同一配电级别，但不是同一上级断路器的设备不必同时联锁。图2中，SF1,SF2,SF3断路器在同一配电级别，SF1,SF2和F1联锁，SF3可以不必和F3进行联锁。因而可以根据实际用电情况灵活配置联锁保护范围。
4断路器的自锁定断路器的自锁定是指断路器给自己一个等待信号以确保短延时的存在。自锁定主要应用在以下两种情况：一、 联锁断路器下方是一个或一组未联锁的断路器,联锁断路器自锁定以确保和下级断路器有选择性配合。二、 断路器下方接的是变压器或电动机负载，需要自锁定以启动短延时来避开励磁涌流。
5实例应用施耐德公司的MasterpactMT框架式断路器提供了标准配置的区域选择性联锁保护，接线所示,脱扣单元实现ZSI原理如下：控制单元有5个端子Z1~Z5,Z1,Z2为信号输出端子，Z3、Z4和Z5为信号输入端子，其中Z4,Z5分别代表短路短延时故障和接地故障。每个控制单元的两个输入端子Z3、Z4&Z5和下级断路器的输出端子Z1、Z2相连。当断路器B下方发生短路故障，控制单元B检测到故障电流大于短延时门限值时，马上短接自己的两个输出端子Z1和Z2，上级断路器A发现自己的输入端子Z3和Z4&Z5短路后，启动0.3s短延时；同时B由于未收到下级断路器发送的信号，将瞬时脱扣，切除故障。控制单元C和D中Z3直接向Z4&Z5发送了自锁定信号，这样C和D的短延时就直接被激活了，当C或D检测到故障电流后，会按照预先设定的延时进行保护。举例来说，若第一级主断路器选用MasterpactMT1200H1断路器，第二级选用CompactNS400A断路器，第三级选用CompactNS160A断路器，则在A、B、C不同的故障点产生的能量对比见下表：故障 无区域联锁 区域联锁故障点 故障电流(A) 清除故障断路器 脱扣时间（S） 热应力I2t 脱扣时间（S） 热应力I2t 热应力减少量 A 1000 NS160A 0.1 0.1×106 0.1 0.1×106 未变 B 2000 NS400A 0.2 0.8×106 0.04 0.16×106 80% C 25000 MT1200A 0.4 250×106 0.05 31×106 87.5% 可以看出，区域选择性联锁极大的降低了短路电流对系统的热应力，并且配电等级越高，减少热应力的效果越明显。短路电流对导体和电气设备的热应力和机械应力的降低，大大提高了电缆和电气设备的使用寿命。
6结论 ZSI在国外已是一项成熟且应用比较普遍的技术，它的优点是显而易见的。从上面的介绍中也可以看出，只需极少的投入就可以轻易实现ZSI。同时，ZSI也逐渐成为低压智能配电设备的一项标准功能。所以说，推广区域选择性联锁对提高电气设备寿命，降低设备投资成本，提高供电可靠性具有重要的意义。