400伏低壓開關通用型脫扣裝置的研究與應用

耿亞明+黃霖+朱增瑋

摘 要：帶有欠壓脫扣功能的低壓開關是保證所用電供電可靠的一項重要設備。由于現有各所的設備不盡統一，需要一種通用的低壓脫扣裝置。本文就此問題，對通用性的脫扣裝置設計、使用做了一定的探討，為未來檢修工作提供了一定的參考方向。

關鍵詞：低壓脫扣裝置;通用;時間可調

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.176

1 現狀

在一所變電站中，要確保其安全運行，所用電系統的可靠運行是非常重要的。在事故預案中，若出現所用電系統失電，第一優先處理的就是恢復所用電系統。在所用電供電系統中，欠壓脫扣功能是低壓開關帶有的一項重要保護功能，由與其同體安裝的欠壓脫扣裝置實現。欠壓脫扣裝置是在它的端電壓降至某一規定范圍時，使斷路器斷開的一種脫扣裝置。2013年《江蘇省電力公司交直流電源設備運維管理規定》中指出：所用變次級總開關應具備缺相及失壓延時跳閘功能，延時時間應在 0-10s可調，一般設置為4s。目前泰州運維站共有31座變電所，其中220kV變電站 29座，550kV變電站2座，所用變低壓斷路器主要有施耐德的NS＼NSX塑殼斷路器、MT空氣斷路器，正泰的NA1空氣斷路器，正泰（諾雅克）NA8空氣斷路器，ABB的Emax空氣斷路器，還有較老的產品DW15萬能式斷路器，兩路所用電相互備用且采用母聯斷路器等方案。其中27座站的斷路器未裝欠壓脫扣器，3座站裝了瞬時欠壓脫扣器，考慮其不滿足反措要求已拆除了欠壓脫扣器，只有一座變電站裝了延時欠壓脫扣器，滿足江蘇省電力公司要求低壓配電保護斷路器具有欠壓和失壓延時跳閘要求。目前絕大多數變電站的所用變低壓斷路器都不具備反措要求，需要進行技術改造。

對2011-2014年度發生的各種所用變故障進行統計，故障共發生21起，其中由于未裝延時脫扣器而導致告警或故障的比例達到了75%，是所用電系統故障的主要原因。因此，所用電開關配置延時脫扣器十分必要。

2 應對措施

通過充分的調查和分析，我們認為如果研制出一種延時欠壓脫扣裝置，將大大減少由于瞬時性故障而瞬時脫扣裝置動作導致低壓斷路器跳閘，減少不必要的誤動;或者由于未裝欠壓脫扣裝置而導致低壓或缺相時斷路器拒動，引起其它保護裝置告警或跳閘。從而提高現場運行安全，減少安全隱患。因此我們把目標設定為：研制一種帶延時的所用變開關低壓（欠壓）脫扣裝置，并且延時可調。從而降低由于所用變低壓斷路器拒動或誤動而造成的故障率。我們使用新型脫扣裝置后的故障率目標值為10%。

3 關鍵技術及難點解決

3.1 技術難點

因泰州地區共有31座變電所，改造工作將面臨如下困難：

（1）脫扣器規格多。變電所使用的斷路器廠家多，因每個廠家結構不一樣造成脫扣器的功耗和啟動功率不一樣，這就要求延時控制模塊延時功率大范圍廣，且要求延時可調時間長，都能統一滿足要求，對模塊的元器件選擇匹配提出很高要求;（2）安裝困難。需要對所有斷路器內部結構熟悉有能力更換安裝接線，工作判別電源需要從電路中接線，因而還需要現場安裝小型保護斷路器、控制模塊的安裝與接線工作，對現場安裝提出了很高要求;（3）抗干擾要求高。需要對靜電放電、點快速瞬變/脈沖群、浪涌、諧波等抗擾度要求試驗滿足要求，保證不會受外界影響而誤動作;（4）高可靠性。因脫扣器保護模塊是長時間工作，不能因電子元器件老化而失效;（5）延時可調。目前延時的通常做法是時間固定，不受人為控制。但是由于現場的情況不同，大家普遍認為定時方式不方便，無法根據實際情況調整，實用性差。因此，設計出時間可調的脫扣器就更加符合實際生產和要求。

3.2 解決方案

（1）系統工作原理。工作原理：當電源線路在電壓低于35%額定電壓時，脫扣器控制模塊無電壓輸出，保證斷路器無法合閘，當高于85%額定電壓時，可使欠壓脫扣器得電吸合，按合閘按鈕保證斷路器可靠合閘;當電壓從額定電壓下降到70%～35%電壓范圍內，可根據設置的延時輸出脫扣指令，保證脫扣器延時釋放從而延時斷開斷路器;或者當電壓從額定電壓突降到20%以下或斷電，同樣可延時輸出。當線路電壓恢復到85%額定電壓時即可恢復正常工作（圖1）。

（2）系統連接方案。將保護隔離的微型斷路器和延時控制模塊安裝到原配電柜合適的導軌上，從配電柜的進線端的三相四線電源接到微型斷路器的進線端，然后將微型斷路器出線端對應接至延時控制模塊的電源接口，電源模塊的脫扣電源接至低壓斷路器上的欠壓脫扣器電源端子，拆開斷路器面罩將與延時模塊相匹配的欠壓脫扣器安裝至保護斷路器指定位置并接好線，延時模塊上的脫扣信號輸出接到后臺信號裝置。

3.3 實施過程

本次測試過程分為兩個部分：一、功能測試：這部分測試工作主要對產品的各項功能逐一進行了測試，并會同施工人員，對設備的安裝、調試進行了意見的聽取，各項性能指標也達到了設計要求;二、現場安裝測試：這部分測試在現場進行，為了做出比較，我們共選了2個變電站進行了技術改造試點。通過安裝核對，確定了設備安裝施工規范。

4 應用探討

通過項目的實施，對研發的產品進行了實地測試和使用，對技術進行了驗證;同時體現了兩點社會效益：一、消除了所用電的隱患，減少了停電的次數、時間、范圍，對于變電站穩定運行起到了不可估量的作用;二、通過此次科技工作，帶動提高了泰州運維站的科技創新水平，在工作中掀起了節約、提高、爭先的工作學習潮流。endprint