企業(yè)配電系統(tǒng)失壓保護誤動作原因分析及應(yīng)對措施

【摘要】通過對低壓配電系統(tǒng)失壓保護動作原理及其誤動作原因的分析，針對電網(wǎng)瞬時波動、閃變、斷電等導(dǎo)致斷路器保護誤動作跳閘引起系統(tǒng)停電，及供電部門恢復(fù)供電時重新合閘工作量大、不安全等情況，通過專業(yè)理論和實際工作經(jīng)驗分析取消斷路器欠壓脫扣功能，電力系統(tǒng)失壓運行帶來的危害，提出解決措施。

1、概述

斷路器是配電系統(tǒng)中不可缺少的主要保護電器，主要作用是接通、承載和分?jǐn)嗾l件下的電流，在發(fā)生短路、過載、接地故障、失壓以及欠電壓時自動接通或分?jǐn)嚯娏?，對系統(tǒng)起到保護作用。

低壓斷路器失壓保護動作通過欠壓脫口功能達到，欠壓脫扣功能是由欠壓脫扣器實現(xiàn)的。欠壓脫扣器并聯(lián)在低壓斷路器的電源測，可起到欠壓及零壓保護的作用。電源電壓正常時扳動操作手柄，低壓斷路器的常開輔助觸頭閉合，電磁鐵得電，銜鐵被電磁鐵吸住，自由脫扣機構(gòu)才能將主觸頭鎖定在合閘位置，低壓斷路器投入運行。當(dāng)電源側(cè)停電或電源電壓過低時，電磁鐵所產(chǎn)生的電磁力不足以克服反作用力彈簧的拉力，銜鐵被向上拉，通過傳動機構(gòu)推動自由脫扣機構(gòu)使低壓斷路器掉閘，起到欠壓及零壓保護作用。當(dāng)電源電壓為額定電壓的75%～105%時，欠壓脫扣器保證吸合，使低壓斷路器順利合閘；當(dāng)電源電壓低于額定電壓的40%時，欠壓脫扣器保證脫開使低壓斷路器掉閘分?jǐn)唷?/p>

2、失壓保護動作原因分析

欠壓脫扣器作為低壓斷路器在電力系統(tǒng)欠壓或失壓時的保護，當(dāng)電力系統(tǒng)欠壓時，欠壓脫扣器動作使斷路器跳閘，斷開電源以保護系統(tǒng)和用電負(fù)荷等設(shè)備設(shè)施。當(dāng)電力系統(tǒng)零壓時，為防止在供電恢復(fù)時負(fù)荷全部同時啟動對電力系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施產(chǎn)生沖擊，欠壓脫扣器也將使斷路器跳閘。

電力系統(tǒng)因大型負(fù)載啟動、設(shè)備短路故障、雷電等可能引起電壓閃變和波動，不可避免地存在瞬時電壓波動、閃變和瞬間斷電。

一般企業(yè)配電系統(tǒng)低壓側(cè)具備欠壓脫扣功能的斷路器，在電壓波動時都會跳閘。對供電可靠性帶來很大影響，給用戶帶來很多不便，尤其一些對供電質(zhì)量要求高的用電區(qū)域，系統(tǒng)發(fā)生電壓波動導(dǎo)致斷路器跳閘停電后給企業(yè)帶來很大損失。另外，當(dāng)系統(tǒng)因故障或計劃停電后，低壓斷路器也會因為欠壓脫扣器動作而跳閘。當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)供電時，運行人員必須對斷路器重新進行合閘操作方可帶電，企業(yè)0.4kV配電室一般均為無人值守站，必須運行人員到現(xiàn)場逐一操作合閘，工作量大，恢復(fù)時間長。

3、解決誤動作的應(yīng)對措施

解決誤動作的應(yīng)對措施有兩條主要途徑，一是取消欠壓脫扣功能，二是改造升級現(xiàn)有功能，使用延時欠壓脫扣器。

3.1取消欠壓脫扣功能

企業(yè)配電系統(tǒng)中低壓斷路器一般安裝在變壓器與用電負(fù)荷之間，我國0.4kV電力系統(tǒng)變壓器側(cè)額定電流是400v，用電負(fù)荷側(cè)額定電壓是380V，欠壓脫扣器的保護范圍是在用電負(fù)荷側(cè)。取消低壓斷路器欠壓脫扣器后，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生欠壓或失壓故障時，低壓斷路器將不會保護動作跳閘。供電部門的運行人員不用再重新對斷路器進行合閘操作，電力用戶不再因電壓波動斷電，但是，這會對電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行和用電負(fù)荷設(shè)備設(shè)施等帶來很大的安全隱患。

3.1.1對電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行的影響

電力系統(tǒng)失壓后，如果取消欠壓脫扣器，在系統(tǒng)故障、限電或計劃停電等情況下低壓斷路器將維持合閘狀態(tài)。此時電力系統(tǒng)恢復(fù)供電，由于負(fù)荷沖擊等原因，會造成系統(tǒng)電壓質(zhì)量劣化，對用戶設(shè)備設(shè)施安全造成嚴(yán)重威脅甚至損壞;另外，由于低壓斷路器都保持閉合，系統(tǒng)用戶全部設(shè)備會同時帶電，啟動電流很大，可能引起線路瞬時過載，影響電力系統(tǒng)安全運行，甚至造成上級保護誤動作。另外，如果某些重要用戶擁有發(fā)電機，拆除欠壓脫扣器后，如果系統(tǒng)故障斷電時，用戶側(cè)斷路器不跳閘，用戶啟用發(fā)電機后將產(chǎn)生電流回供的問題，危害到上級電力系統(tǒng)和檢修人員安全。在安全方面，系統(tǒng)電壓在低于70%額定電壓時，電力系統(tǒng)的無功功率會增大，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓進一步降低，如此惡性循環(huán)并最終使系統(tǒng)崩潰，從而多大停電范圍;從經(jīng)濟方面考慮，在系統(tǒng)傳輸?shù)墓β什蛔兊那闆r下，電壓降低，電流就要升高，而電流越大系統(tǒng)的損耗就越大，進一步影響設(shè)備的絕緣壽命甚至損毀設(shè)備。

3.1.2對用戶用電設(shè)備的影響

用戶側(cè)負(fù)荷主要有交流電動機及家用電器，如果取消欠壓脫扣功能，則當(dāng)欠電壓很嚴(yán)重(如<70%額定電壓)時，異步電動機端電壓降低時，旋轉(zhuǎn)磁場就會減弱，速度就要減慢，同時電動機為了維持速度和保證功率，會持續(xù)增加電流，運行電流一旦超過額定電流，線損等增大，電壓繼續(xù)降低，電流繼續(xù)加大，電機快速發(fā)熱，加速了絕緣的老化甚至?xí)龤щ姍C。雖然電動機一般都安裝有接觸器的電磁線圈作為就地失壓保護，但因其靈敏度不如低壓斷路器，尤其當(dāng)電壓在線圈動作的臨界點時，接觸器的一次觸頭可能會半分半合導(dǎo)致觸頭嚴(yán)重?zé)龘p或產(chǎn)生熔焊。

家用電器越來越多，因為其一般都有集成電路和其它半導(dǎo)體元件，所以對電壓的要求也比一般電器要高，對電壓變化非常靈敏，當(dāng)電壓持續(xù)保持低于額定電壓，將導(dǎo)致產(chǎn)品無法使用甚至燒毀等后果。

3.2改造升級現(xiàn)有功能，使用延時欠壓脫扣器

具有欠壓脫扣功能的低壓斷路器在使用中的缺陷就是因電力系統(tǒng)瞬時斷電、電壓降低引起失壓保護誤動作停電;而供電部門恢復(fù)供電時重新合閘工作量大、時間長。如果通過其它途徑可以解決電壓波動時誤動作的問題，欠壓脫扣器就不用取消，同時能避免取消后給系統(tǒng)帶來的的種種危害。

上述問題的解決現(xiàn)階段可以通過給欠壓脫扣器加裝延時裝置完成。裝置一般有電子式和機械式兩種，其工作原理基本相同，在:斷路器合閘帶電時，延時裝置將電能通過電氣或機械裝置進行存儲，系統(tǒng)電壓正常時，欠壓脫扣器正常工作，在系統(tǒng)欠壓或零壓時，延時裝置將存儲的電能為欠壓脫扣器供能，使其延時動作，當(dāng)系統(tǒng)電壓在延時階段恢復(fù)正常時，欠壓脫扣器重新正常工作，斷路器保持合閘；當(dāng)系統(tǒng)電壓超過延時時間仍未恢復(fù)正常時，此時延時裝置存儲能量用完，欠壓脫扣器動作，斷路器跳閘。一般電力系統(tǒng)中除永久性故障引起的停電外，一般都為瞬時性、臨時性故障。采用提前儲能延時欠壓脫扣器后，對于電力系統(tǒng)瞬時的電壓波動、閃變等故障，斷路器將不會跳閘，對于長時低于（超過延時脫口工作時間）欠壓脫扣器動作電壓即70%額定電壓，此時的電力系統(tǒng)不適合繼續(xù)供電，保護應(yīng)及時動作使斷路器跳閘。

4、結(jié)論

結(jié)合斷路器欠壓脫扣器在電力系統(tǒng)中的實際使用，分析取消欠壓脫扣器時對電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行、電力設(shè)備設(shè)施帶來的上述諸多影響，在實際工作中不能取消欠壓脫扣功能。建議通過改造升級現(xiàn)有低壓斷路器欠壓脫扣器功能，即使用延時欠壓脫扣器的方案，這樣既可避免電壓波動時保護誤動作，又可保護供配電設(shè)備設(shè)施，還能減少停電后來電重新合閘的工作量、縮短恢復(fù)時間，提高供電可靠性、及時性。

參考文獻

[1]GB 14048.1-2006 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備

[2]GB 12326-2000 電壓波動和閃變