基于躲過重合閘時間的欠壓脫扣器延時整定方法

摘要：配電變壓器低壓側(cè)裝有欠壓脫扣器，當出現(xiàn)欠壓時可瞬間或經(jīng)過延時后使低壓斷路器跳閘，保護用電設(shè)備。延時整定不合理往往會造成不必要的停電。文章創(chuàng)新性地從躲過電網(wǎng)正常電壓波動（重合閘）方面考慮，提出一種新的欠壓脫扣器延時整定方法，并計算出了深圳地區(qū)欠壓脫扣器的合理延時時間。

關(guān)鍵詞：欠壓脫扣器；延時時間；整定；電壓波動；重合閘時間；配電變壓器 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM762 文章編號：1009-2374（2017）06-0012-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.006

外部電壓在額定電壓的35%～70%時，變壓器低壓側(cè)欠壓脫扣裝置將動作、跳開低壓斷路器。造成欠壓的原因主要分為斷電失壓、電網(wǎng)低電壓和電壓波動三種。斷電失壓和電網(wǎng)低電壓時要求欠壓脫扣器都必須可靠動作，而電網(wǎng)正常電壓波動時欠壓脫扣器應可靠不動作，因此欠壓脫扣器動作延時時間既要滿足保護用電設(shè)備的要求，又要躲過電網(wǎng)電壓正常波動的時間。本文根據(jù)現(xiàn)場運行經(jīng)驗，提出了基于躲過重合閘時間的欠壓脫扣延時整定方法。

1 欠壓脫扣器原理及功能

欠壓脫扣器一般工作原理為：當線路電壓正常（85%～110%額定電壓）時，欠壓脫扣器的銜鐵被其鐵芯吸住，斷路器處于運行（閉合）狀態(tài)，當線路電壓降低到70%額定電壓以下時，其銜鐵脫扣器的鐵芯電磁力減小，直至不能吸住銜鐵、銜鐵脫開并帶動拉桿撞擊斷路器的脫扣桿，使斷路器跳閘。

電網(wǎng)失壓后，若用戶側(cè)低壓斷路器無欠壓脫扣功能，在線路故障跳閘、限電、檢修等情況下低壓斷路器將保持閉合。如果電網(wǎng)恢復供電，一方面，由于操作過電壓和沖擊等原因，會造成瞬間的過電壓，對用戶設(shè)備造成嚴重威脅甚至損壞；另一方面，由于所有線路的低壓斷路器都保持閉合，所有用戶設(shè)備將同時啟動，啟動電流很大，引起線路瞬時過載，對電網(wǎng)安全運行極為不利。

安全方面，運行電壓過低（降到70%額定電壓以下）時，如果低壓斷路器不跳閘，將可能導致電網(wǎng)無功功率缺額增大與電壓進一步下降的惡性循環(huán)，嚴重的最終可能導致配電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰，從而造成大面積停電事故。

對電動機，由于其最大轉(zhuǎn)矩與運行電壓的平方成正比，因此它的最大轉(zhuǎn)矩將隨著電網(wǎng)電壓的下降而急劇下降。當最大轉(zhuǎn)矩下降到臨界轉(zhuǎn)矩時，電壓再稍有下降，電動機就會發(fā)生疲倒、堵轉(zhuǎn)，致使其工作電流急劇上升并達到數(shù)倍額定電流，最終可能因電流過大而燒毀繞組、引起短路。

2 欠壓脫扣器分類

2.1 瞬時型欠壓脫扣器

當電壓為額定電壓的35%～70%時，瞬時型欠壓脫扣器立即動作跳開低壓側(cè)主斷路器，最大限度減少設(shè)備低電壓工作時間。但是當電網(wǎng)電壓正常波動時，由于欠壓持續(xù)時間比較短，電壓波動之后會很快恢復正常，對用戶設(shè)備的影響較小，但是瞬時型欠壓脫扣器也會立即動作，導致用戶側(cè)感知頻繁停電，加之低壓側(cè)斷路器一般沒有自動重合閘功能，因而對電網(wǎng)和用戶供電的影響

較大。

2.2 延時型欠壓脫扣器

當電壓為額定電壓的35%～70%時，延時型脫扣器并不立即動作，而是經(jīng)過0～5s（可整定）的延時之后才跳開低壓側(cè)主斷路器。延時型欠壓脫扣器可有效避開電網(wǎng)電壓瞬間波動引起的頻繁動作，只有當斷電或持續(xù)低電壓時欠壓脫扣器才動作跳開低壓側(cè)主斷路器，動作次數(shù)大幅度降低。

3 延時整定原則

欠壓脫扣器的延時時間是為了躲過因雷擊、大風、絕緣污閃、樹枝樹葉碰觸等瞬時故障引起的電壓波動。欠壓脫扣裝置延時設(shè)置不合理，往往會造成用戶的不必要損失。本文根據(jù)現(xiàn)場運行經(jīng)驗，提出了基于躲過瞬時故障時高壓斷路器重合閘時間的欠壓脫扣器延時整定方法?？紤]兩種情況：第一，須躲過變壓器所在線路發(fā)生故障并重合閘的欠壓時間；第二，須躲過和變壓器所在線路同一變電站母線的其他線路發(fā)生故障并重合閘的欠壓時間。變電站出線斷路器都配有繼電保護裝置，線路發(fā)生瞬時故障后，保護裝置經(jīng)過整定時間后發(fā)出跳閘命令、斷路器斷開，再經(jīng)過一定的延時后重合閘動作，由于為瞬間故障，重合閘后故障消失、電壓恢復正常。欠壓持續(xù)時間比較短，電壓波動之后會很快恢復正常，對用戶設(shè)備的影響較小，欠壓脫扣器不應動作。為了減少變壓器低壓側(cè)頻繁停電，欠壓脫扣器的延時時間必須大于上述欠壓持續(xù)時間。

4 延時時間計算

4.1 變壓器所在線路發(fā)生瞬時性故障

變壓器所在線路發(fā)生瞬時性故障后，假設(shè)電壓瞬間變?yōu)?，欠壓脫扣器開始計時，線路出線斷路器保護經(jīng)過T11的整定時間后發(fā)出跳閘命令，再經(jīng)斷路器固有分閘時間T12后斷路器分閘，之后經(jīng)過T13的整定時間后重合閘保護動作，斷路器經(jīng)固有合閘時間T12（假設(shè)斷路器分合閘時間相同）后合上，由于瞬時性故障已消失，此時電壓恢復正常。從發(fā)生故障到斷路器完全合上期間，變壓器一直處于欠壓狀態(tài)，欠壓脫扣器將持續(xù)計時T1，為了躲過本次電壓波動，欠壓脫扣器的延時整定時間須大于T1。動作時序如圖2所示：

深圳電網(wǎng)10kV站內(nèi)斷路器保護類型及其整定時間如下：

為了求得最合理的延時時間，在計算T1時應取三段式保護中整定時間最長的零序保護時間為依據(jù)，取T11=1s。重合閘時間T13=1s。

而按照相關(guān)規(guī)定，彈簧操作機構(gòu)的斷路器分合閘時間須滿足T12≤0.06S，在此取T12=0.06s。

T1=T11+T12+T13+T12=2.12s

考慮到常見的SNW1型欠壓脫扣器的延時時間精度為±10%，則為了躲過變壓器所在線路發(fā)生的瞬時性故障，欠壓脫扣器延時整定時間須滿足T>1.1T1=2.332s。

4.2 同一母線上的其他線路發(fā)生瞬時性故障

假設(shè)變壓器所在線路為F01，和屬同一變電站站內(nèi)母線上的另一線路F02發(fā)生故障后，站內(nèi)母線電壓瞬間變?yōu)?，F(xiàn)01變壓器電壓也為0，經(jīng)過T11的整定時間后，F(xiàn)02出線斷路器保護發(fā)出跳閘命令，再經(jīng)過固有分閘時間T12后F02出線斷路器分開，故障點隔離、母線電壓及變壓器電壓恢復正常，欠壓脫扣器及時結(jié)束。之后經(jīng)過重合閘整定時間T13后F02保護動作，最后經(jīng)過固有合閘時間T13后斷路器合閘、瞬時性故障消失，在此過程中F01變壓器電壓一直為正常電壓。F01變壓器低壓側(cè)欠壓脫扣器欠壓時間為（T11+T12）。動作時序如圖3所示：

考慮到常見的SNW1型欠壓脫扣器的延時時間精度為±10%，為了躲過和變壓器所在線路同一母線上的其他線路發(fā)生故障時的電壓波動，欠壓脫扣器延時整定時間T2>1.1（T11+T12）=1.166s。

綜合以上兩種情況，分析認為欠壓脫扣器的延時整定時間T>MAX（T1，T2）=2.332s。該整定時間可躲過常見的電網(wǎng)正常電壓波動，保障用戶設(shè)備持續(xù)不間斷運行。

5 結(jié)語

從躲過電網(wǎng)正常電壓波動（重合閘）方面考慮，提出了一種新的欠壓脫扣器延時整定方法，并計算出了深圳地區(qū)配電變壓器低壓側(cè)欠壓脫扣器的延時整定時間為大于2.332s。由于各個地區(qū)電網(wǎng)繼電保護整定時間不同，欠壓脫扣器的合理延時時間也不同，根據(jù)本文提供的思路，可簡單、方便地計算出相應的時間，從而大大減少欠壓脫扣器的誤動次數(shù)，提高供電可靠性。

參考文獻

[1] 焦日升，徐慶.大型變電站取消站用變壓器低壓側(cè)主斷路器欠壓脫扣器分析[J].吉林電力，2012，40（2）.

[2] 孫志能.低壓電網(wǎng)欠壓脫扣裝置配置與安全管理[J].供用電，2016，（5）.

[3] 羅志祥，周祥才，嚴曉芬.高可靠永磁欠壓脫扣器的研究和設(shè)計[J].低壓電器，2013，（14）.

[4] 鄭建華，鄭衛(wèi)東，齊曉中，趙巖.工業(yè)區(qū)欠壓跳閘的影響[J].電氣技術(shù)，2010，29（24）.

[5] 譚新生，杜創(chuàng)，吳轉(zhuǎn)燕.失壓（欠壓）脫扣開關(guān)存在的問題[J].農(nóng)村電氣化，2011，（3）.

[6] 黃福全.一起220kV電網(wǎng)瞬間故障引起用戶負荷損失的事故[J].電力安全技術(shù)，2011，13（3）.

[7] 馬宇輝，吳文宣，江道灼.取消低壓斷路器欠壓（失壓）脫扣功能的危害及對策[J].繼電器，2007，35（18）.

作者簡介：胡國軍（1973-），男，湖南長沙人，深圳供電局有限公司工程師，研究方向：配電網(wǎng)運行、管理。

（責任編輯：黃銀芳）