低壓輸出柜越級跳閘原因分析

民航寧夏空管分局 安 輝

本文以某空管局進(jìn)近管制室低壓配電柜內(nèi)斷路器越級跳閘事件為例，采用由果及因的倒推排故方法分析，詳細(xì)闡述了故障原因并給出防范措施，為今后運(yùn)行和維護(hù)提供借鑒。

在低壓配電系統(tǒng)中，斷路器在安全保障方面發(fā)揮著重要關(guān)鍵角色，也是功能最完善的保護(hù)電器，被用到供配電的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它不僅可以切斷電路過載電流，防止進(jìn)一步導(dǎo)致的損失和危險，還可根據(jù)不同需要，配備不同的繼電器或脫扣器，及參數(shù)設(shè)置的不同，起到多重保護(hù)。但在實際操作中，我們經(jīng)常只考慮到它的型號和用途分類，對于斷路器在使用過程中如何調(diào)整參數(shù)以及應(yīng)該配合的工具產(chǎn)品了解的并不是多。因此斷路器設(shè)置偏差或配置錯誤造成的越級跳閘，在電力系統(tǒng)特別是低壓配電系統(tǒng)中時有發(fā)生，發(fā)生越級跳閘事件會使故障進(jìn)一步擴(kuò)大，給日常安全生產(chǎn)帶來巨大威脅。

1 故障情況

2020年某日某空管分局技術(shù)部門人員接到進(jìn)近管制用戶通知，進(jìn)近管制室部分指揮席位黑屏。此時監(jiān)控室值班人員也發(fā)現(xiàn)部分監(jiān)控終端顯示器出現(xiàn)閃斷現(xiàn)象，服務(wù)器未重啟。

接到通知后，供電室及其他相關(guān)科室人員迅速前往查看。逐個打開配電箱，發(fā)現(xiàn)設(shè)備黑屏原因為：B路靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)STS輸出配電柜電源總空開跳閘（各支路輸出空開均在合閘狀態(tài)），造成所有接在此配電箱下的負(fù)載停電宕機(jī)。

現(xiàn)場在確認(rèn)不影響用戶設(shè)備運(yùn)行情況的前提下，供電室人員采取以下操作：

（1）檢查停電設(shè)備所接電源無明顯短路造成的明火及起煙情況。（2）檢查A路STS及輸出均正常。

（3）檢查該停電配電箱內(nèi)空開外觀及線路端子狀態(tài)正常。

（4）斷開該故障配電柜內(nèi)所有支路開關(guān)。

（5）對跳閘總空開進(jìn)行合閘操作，各科室配合逐級完成支路空開合閘操作正常，供電恢復(fù)，進(jìn)近四扇及主任席各主要設(shè)備啟動正常。

2 故障原因分析

2.1 其他連鎖故障告警

在電恢復(fù)后，供電技術(shù)人員現(xiàn)場觀察1h左右，設(shè)備運(yùn)行正常，測量配電箱內(nèi)輸入輸出電壓及電流值均在正常范圍內(nèi)無異常現(xiàn)象。隨后對樓內(nèi)整體配電系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查后發(fā)現(xiàn)在同一時間有以下設(shè)備告警信息：

（1）B路集中UPS顯示逆變不同步告警。

（2）進(jìn)近管用戶B路STS顯示負(fù)載峰值過流故障，同時出現(xiàn)輸入不同步并切換至備用路告警。

（3）進(jìn)近管制用戶A路STS、塔臺用戶A/B路STS均顯示輸入源不同步，切換至備用路告警信息

2.2 故障現(xiàn)象分析

通過對以上故障現(xiàn)象梳理并對照整體供電線路系統(tǒng)圖（如圖1），可確認(rèn)此次故障為末端大電流造成的整個供電網(wǎng)絡(luò)連鎖反應(yīng)現(xiàn)象。直接故障點(diǎn)為進(jìn)近管制用戶STS B路輸出柜后端短路，瞬間大電流造成輸出柜內(nèi)空開越級跳閘（斷路器跳閘必須符合兩個條件，第一是故障電流大小達(dá)到設(shè)定值，第二是故障電流持續(xù)時間達(dá)到設(shè)定時間長長度。而在供電系統(tǒng)中有時候故障電流會同時滿足多級斷路器條件，而越不越級跳閘取決于速斷時間），從而造成該配電柜下端所有設(shè)備停電宕機(jī)，而大電流并未至于此，同時對B路STS產(chǎn)生沖擊，出現(xiàn)峰值過流告警信息，繼續(xù)對上級UPS產(chǎn)生沖擊造成UPS輸出波動顯示逆變不同步告警，致使該UPS下端負(fù)載均等效出現(xiàn)電網(wǎng)閃落現(xiàn)象，所以監(jiān)控室值班人員也發(fā)現(xiàn)部分顯示器閃斷，并造成了塔臺用戶和進(jìn)近用戶所有B路主用STS出現(xiàn)切換至備用工作路工作。

圖1 供電故障示意圖

2.3 由果及因分析

采用由果及因方法從人、機(jī)、環(huán)、管四個方面分析造成斷電的原因。思維導(dǎo)圖如圖2所示。

圖2 故障思維導(dǎo)圖

通過倒推方法，已詳細(xì)列出了可能造成設(shè)備掉電的各個風(fēng)險環(huán)節(jié)。對照本案例，得出以下隱患點(diǎn)：

（1）供電設(shè)計初，未考慮主從斷路器瞬時脫扣整定值，存在越級跳閘隱患。

（2）進(jìn)近室靜態(tài)開關(guān)STS主用都設(shè)置為老UPS（B路），造成供電集中隱患。

（3）供電建設(shè)完成后，各科室忽視設(shè)備梳理及隱患排查，存在設(shè)備集中接到B路，標(biāo)識不清隱患。

（4）供電線路在穿墻后未對孔洞防堵，存在鼠患隱患。

3 整改及防范措施

經(jīng)過故障分析后，針對此類連鎖故障采取以下防范措施。

（1）針對類似進(jìn)近室末級配電箱，將進(jìn)線斷路器與饋電斷路器的短路保護(hù)動作門限電流值之比為設(shè)置為1.5倍，動作時間時間長改為70ms，以防止越級跳閘，擴(kuò)大事故范圍。

（2）設(shè)置主備STS供電輸入，避免集中供電。

（3）梳理設(shè)備線路，并將末端設(shè)備分開接入主備電源，避免大面積停機(jī)。

（4）對電纜穿線孔洞進(jìn)行封堵，做好防鼠工作。

電力運(yùn)行的安全可靠是一項復(fù)雜的保障工作，為防止故障范圍的擴(kuò)大化應(yīng)考慮到各個方面。斷路器電流保護(hù)在低壓配電系統(tǒng)中有著重要的意義，正確、科學(xué)的使用斷路器可以有效的提高低壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行性能，尤其在對供電要求較高的單位，更應(yīng)該注意斷路器的科學(xué)選型，通盤考慮，合理整定運(yùn)行參數(shù)，保證配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。