非過流故障下斷路器動(dòng)作的特殊情況分析

【摘要】斷路器跳閘是電氣工程安裝及維修的常見故障之一，短路及過載電流沖擊是最容易分析到的原因，但在非過流情況下，存在大量其它影響因素，本文從系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、接地保護(hù)、設(shè)備故障、切換方式等幾方面，通過本人在工程中參與的實(shí)例，較全面的分析總結(jié)了故障原因并提出建議，為日后及時(shí)準(zhǔn)確處理此類故障提供了理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】斷路器 跳閘 接地保護(hù) 切換鍵 故障

一、前言

作為一名電氣工程技術(shù)人員，經(jīng)常需要面對(duì)緊迫的現(xiàn)場(chǎng)問題，斷路器在正常接通情況下動(dòng)作跳閘，從而導(dǎo)致末端中斷供電，是最常見也最易影響生產(chǎn)生活的故障。斷路器作為目前廣泛運(yùn)用的線路保護(hù)設(shè)備，跳閘原因通常是線路過負(fù)荷及短路電流引發(fā)的，統(tǒng)一可以歸結(jié)為過電流情況。最近幾年來，我公司新建技改工程紛紛投入生產(chǎn)使用，新增大量空調(diào)及設(shè)備負(fù)荷，集中使用往往在局部對(duì)線路造成沖擊，如配置不當(dāng)很容易導(dǎo)致空開跳閘，對(duì)此類故障可結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙查看回路負(fù)荷情況，如存在短路故障點(diǎn)，將其從回路切斷維修即可；如存在過載情況，重新進(jìn)行負(fù)荷分布、更換回路配線及加大回路開關(guān)即可。

但是多數(shù)情況下，采用以上常見方法并不能解決問題，因?yàn)閿嗦菲魈l還有很多其它的故障因素，通過長期電氣工程的設(shè)計(jì)、管理、維護(hù)實(shí)踐中，我積累了一些經(jīng)驗(yàn)，下面將對(duì)特殊故障下的斷路器動(dòng)作情況進(jìn)行一次較完整的總結(jié)從技術(shù)上分析及提出解決辦法，從而便于快速查找故障點(diǎn)，及時(shí)準(zhǔn)確解決問題，盡快恢復(fù)生產(chǎn)生活供電。

二、原因探討及實(shí)例分析

1.消防聯(lián)動(dòng)引起的跳閘

近年來興建的大部分生產(chǎn)廠房均安裝有消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，該裝置在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，如人為按下手動(dòng)報(bào)警按鈕或火警探測(cè)器向消防主機(jī)發(fā)出火災(zāi)信號(hào)，系統(tǒng)均會(huì)通過控制模塊立即聯(lián)動(dòng)切斷非消防電源，相關(guān)區(qū)域的斷路器在分勵(lì)脫扣控制下跳閘。在正常火災(zāi)警情之外，還有很多非火警因素，如探測(cè)器故障、模塊故障、人為誤按、吸煙或粉塵產(chǎn)生煙霧等容易引發(fā)誤動(dòng)作，為解決此類問題，在廠房調(diào)試運(yùn)行中，我與設(shè)備廠商協(xié)商，系統(tǒng)模式選用自動(dòng)+手動(dòng)組合方式，在原聯(lián)動(dòng)程序上做了進(jìn)一步功能優(yōu)化：（1）常規(guī)情況下，系統(tǒng)僅自動(dòng)開啟聲光報(bào)警提醒值班人員注意，由人工識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)情況，必要時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制；同時(shí)在程序中預(yù)先設(shè)定：（2）當(dāng)多處或重點(diǎn)設(shè)置部位發(fā)出火災(zāi)信號(hào)，則直接自動(dòng)控制聯(lián)動(dòng)切斷該區(qū)域電源。此舉較好地解決了誤動(dòng)作跳閘對(duì)正常生產(chǎn)的影響，同時(shí)也保證了火災(zāi)時(shí)的快速系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

2.漏電接地保護(hù)引起的跳閘

新建的住宅樓在裝修階段經(jīng)常發(fā)生樓內(nèi)總開關(guān)跳閘現(xiàn)象。按正常分析，由于末端每戶均設(shè)漏電保護(hù)器，且設(shè)分級(jí)保護(hù)，（各戶漏電電流為30mA，動(dòng)作時(shí)間是0.1s；總斷路器漏電電流為300mA，動(dòng)作時(shí)間為1s），因此末端負(fù)荷漏電或短路直接斷開總開關(guān)的理論依據(jù)不足，且住戶家用設(shè)備眾多，故障點(diǎn)非常隱蔽，常規(guī)檢查需要逐戶排查，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，會(huì)較長時(shí)間影響居民正常生活。

通過分析觀察，發(fā)現(xiàn)實(shí)際上戶內(nèi)回路出現(xiàn)漏電而引發(fā)樓內(nèi)總斷路器跳閘的概率非常小，除非總斷路器及漏電附件出現(xiàn)問題，可以將重點(diǎn)放在以下容易忽視的方面：（1）底層車庫回路重點(diǎn)排查。車庫配電箱一般不設(shè)漏電保護(hù)開關(guān)，但部分住戶車庫被改造成底層店鋪使用，增加許多用電設(shè)備，特別是裝修期間，如設(shè)備外殼未可靠接地，容易構(gòu)成漏電而引發(fā)總漏電開關(guān)跳閘；（2）底層樓梯間配電箱主干線，均套鋼管埋地敷設(shè)，由于在放線過程中須用力牽拉，如管壁不平整，存在毛刺，就易使絕緣外皮劃破，一旦管內(nèi)存水或裸線碰到鋼管將帶來漏電，容易引發(fā)跳閘；（3）住戶配電箱總開關(guān)故障導(dǎo)致接地保護(hù)跳閘。當(dāng)住宅小區(qū)開關(guān)跳閘發(fā)生時(shí)，選擇事故多發(fā)生部位進(jìn)行排查，能夠盡快發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，節(jié)省用電恢復(fù)時(shí)間。

3.斷路器發(fā)熱引起跳閘

除過負(fù)荷幾導(dǎo)線發(fā)熱造成斷路器過熱外，其它原因還有：

（1）觸頭接觸不良，接觸電阻超過標(biāo)準(zhǔn)值；

（2）導(dǎo)電桿與設(shè)備接線卡連接松動(dòng)；

（3）導(dǎo)電回路內(nèi)各電流過渡部件、緊固件松動(dòng)或氧化，導(dǎo)致過熱。

在處理各種故障時(shí)，均遇到因斷路器接線端頭導(dǎo)線松動(dòng)，導(dǎo)致跳閘現(xiàn)象，重新壓緊接線端則故障排除。這類故障具有一定隱蔽性，因?yàn)闊o明顯故障動(dòng)因，且往往接觸點(diǎn)差之毫厘，肉眼較難分辨。

4.電容器切換引起跳閘

辦公樓內(nèi)有大量大功率實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其中一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備電機(jī)是150Kw，額定電流是266A，選用塑殼斷路器，額定電流是300A。廠家自配補(bǔ)償電容柜，啟動(dòng)時(shí)沒有問題，但是停止時(shí)偶爾引發(fā)前端斷路器跳閘且伴隨火花。現(xiàn)場(chǎng)沒有過負(fù)荷及短路故障，且設(shè)備狀態(tài)良好，廠家檢修查不到原因。這是人員操作問題，先切斷設(shè)備開關(guān)再斷開電容器，接觸器在切除電容時(shí)，如果正好遇到電壓波峰，電容上的電壓不能躍變，其感應(yīng)電流非常大。此外，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也產(chǎn)生諧波，會(huì)被電容放大，切除時(shí)諧波電流也非常大。

5.外界惡劣環(huán)境天氣引起跳閘

10Kv及以上高壓架空線路承擔(dān)區(qū)域輸電，運(yùn)行于野外，經(jīng)受狂風(fēng)暴雨、雷電、冰雪等惡劣環(huán)境、自然災(zāi)害的侵蝕，受到鳥類和化工、礦業(yè)排放物的污染和一些外力破壞，線路跳閘時(shí)有發(fā)生。2008年初的特大冰雪災(zāi)害天氣，南方大部分范圍內(nèi)的輸配電線路受到重創(chuàng)，由于導(dǎo)線、避雷線覆冰，荷載增加，改變導(dǎo)線或避雷線的弧垂，其次破壞金具、絕緣子串和引起倒桿斷線，導(dǎo)致線路跳閘。特別是多雷區(qū)，每年均有因雷擊引發(fā)的跳閘事故。

三、若干建議及參考計(jì)算方法

上面對(duì)斷路器跳閘各種特殊原因的分析發(fā)現(xiàn)，電氣系統(tǒng)具有緊密相關(guān)性，任何一個(gè)細(xì)節(jié)出問題，都會(huì)對(duì)斷路器造成影響，為最大程度杜絕斷路器跳閘事故，做如下建議：

1.做好安裝階段的檢查工作，從產(chǎn)品質(zhì)量、連接方式、運(yùn)行環(huán)境、操作規(guī)程等方面，認(rèn)真對(duì)照?qǐng)D紙要求，考慮相關(guān)系統(tǒng)及環(huán)境影響，消滅故障隱患。

2.設(shè)計(jì)階段充分考慮斷路器的特性，對(duì)于附件選擇既要滿足功能性，又要保證可靠性。結(jié)合特殊環(huán)境或工藝，需要做出特殊處理設(shè)計(jì)。必要時(shí)在重要負(fù)荷位置裝設(shè)如雷電定位系統(tǒng)、帶自診斷故障顯示功能的智能斷路器、裝備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，降低了故障查找的難度和線路運(yùn)行維護(hù)部門的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了線路故障查找的準(zhǔn)確率。

3.做好日常維護(hù)工作，及時(shí)處理隱患，保證安全運(yùn)行。建立重要負(fù)荷故障的應(yīng)急預(yù)案。

4.處理故障時(shí)需要思路清晰，依據(jù)充分，考慮全面，特別注意不要造成二次線路沖擊跳閘。

除上述定性分析外，以下總結(jié)一套定量計(jì)算分析方法：

通過對(duì)線路故障點(diǎn)的分析，總結(jié)出一套查線方法，適用于故障測(cè)距或保護(hù)測(cè)距不太準(zhǔn)的線路，思路是假設(shè)一條線路跳閘，供電保護(hù)測(cè)距為a千米，實(shí)際故障點(diǎn)距離變電所為a1千米，本線路二次跳閘時(shí)，變電所保護(hù)測(cè)距為b千米，這樣，可以通過公式a/a1=b/b1計(jì)算出待查（第二次跳閘）故障點(diǎn)的距離b1，得到這個(gè)結(jié)果后，安排人員查找故障點(diǎn)。采用這種方法查找故障點(diǎn)，經(jīng)過多次查找的結(jié)果表明其準(zhǔn)確率在95%以上。

四、結(jié)束語

由于目前各資料上對(duì)此問題的思路較片面狹窄，現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)意義不大，無疑將耗費(fèi)時(shí)間在摸索和排查中。本文對(duì)該問題的系統(tǒng)研究與方法總結(jié)，將具有非常實(shí)際的意義，第一將為工程管理和工程設(shè)計(jì)提出注意事項(xiàng)，從源頭上杜絕隱患；其次為電氣安裝的過程控制確定了具體目標(biāo)，同時(shí)也為電氣維修提供明確的理論依據(jù)和工作思路。

參考文獻(xiàn)

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[3]建筑電氣專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)措施. 中國建筑工業(yè)出版社， 2004年.

作者簡介：電氣工程師，畢業(yè)院校：南昌大學(xué)，專業(yè)：電氣技術(shù)專業(yè)。