低壓輸出柜越級跳閘原因分析

民航寧夏空管分局 安 輝

本文以某空管局進近管制室低壓配電柜內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，詳細闡述了故障原因并給出防范措施，為今后運行和維護提供借鑒。

在低壓配電系統中，斷路器在安全保障方面發揮著重要關鍵角色，也是功能最完善的保護電器，被用到供配電的各個關鍵環節。它不僅可以切斷電路過載電流，防止進一步導致的損失和危險，還可根據不同需要，配備不同的繼電器或脫扣器，及參數設置的不同，起到多重保護。但在實際操作中，我們經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整參數以及應該配合的工具產品了解的并不是多。因此斷路器設置偏差或配置錯誤造成的越級跳閘，在電力系統特別是低壓配電系統中時有發生，發生越級跳閘事件會使故障進一步擴大，給日常安全生產帶來巨大威脅。

1 故障情況

2020年某日某空管分局技術部門人員接到進近管制用戶通知，進近管制室部分指揮席位黑屏。此時監控室值班人員也發現部分監控終端顯示器出現閃斷現象，服務器未重啟。

接到通知后，供電室及其他相關科室人員迅速前往查看。逐個打開配電箱，發現設備黑屏原因為：B路靜態轉換開關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），造成所有接在此配電箱下的負載停電宕機。

現場在確認不影響用戶設備運行情況的前提下，供電室人員采取以下操作：

（1）檢查停電設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空開外觀及線路端子狀態正常。

（4）斷開該故障配電柜內所有支路開關。

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

2 故障原因分析

2.1 其他連鎖故障告警

在電恢復后，供電技術人員現場觀察1h左右，設備運行正常，測量配電箱內輸入輸出電壓及電流值均在正常范圍內無異常現象。隨后對樓內整體配電系統進行全面檢查后發現在同一時間有以下設備告警信息：

（1）B路集中UPS顯示逆變不同步告警。

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

（3）進近管制用戶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 故障現象分析

通過對以上故障現象梳理并對照整體供電線路系統圖（如圖1），可確認此次故障為末端大電流造成的整個供電網絡連鎖反應現象。直接故障點為進近管制用戶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到設定值，第二是故障電流持續時間達到設定時間長長度。而在供電系統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備停電宕機，而大電流并未至于此，同時對B路STS產生沖擊，出現峰值過流告警信息，繼續對上級UPS產生沖擊造成UPS輸出波動顯示逆變不同步告警，致使該UPS下端負載均等效出現電網閃落現象，所以監控室值班人員也發現部分顯示器閃斷，并造成了塔臺用戶和進近用戶所有B路主用STS出現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、環、管四個方面分析造成斷電的原因。思維導圖如圖2所示。

圖2 故障思維導圖

通過倒推方法，已詳細列出了可能造成設備掉電的各個風險環節。對照本案例，得出以下隱患點：

（1）供電設計初，未考慮主從斷路器瞬時脫扣整定值，存在越級跳閘隱患。

（2）進近室靜態開關STS主用都設置為老UPS（B路），造成供電集中隱患。

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

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

（2）設置主備STS供電輸入，避免集中供電。

（3）梳理設備線路，并將末端設備分開接入主備電源，避免大面積停機。

（4）對電纜穿線孔洞進行封堵，做好防鼠工作。

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