變電站空氣開關誤跳閘技術分析

摘 要：空氣開關是一種低壓保護電器，起短路、過載和失壓保護作用，在變電站低壓、二次回路中得到廣泛的應用。其性能好壞直接影響到變電站低壓、二次回路的安全可靠工作。文章重點論述了空氣開關的相關知識及變電站交、直流空氣開關的配置及由空氣開關誤跳引起的事故分析。

關鍵詞：變電站；空開誤跳；技術分析

自動空氣開關是電路中的保護元件。它既能帶負荷通、斷電路，又能在電路過負荷、短路和失壓時自動跳閘。

1 電弧的特性及熄滅

1.1 交流電弧的特性及熄滅

（1）交流電弧每一周期，電流過零兩次，電弧自然過零時將自動熄滅，但下半周期隨著電壓的升高，電弧會重燃。若電流過零時，電弧不再重燃，電弧就此熄滅。（2）交流電弧的熄滅取決與弧隙介質強度的恢復過程與弧隙電壓的恢復過程快慢。（3）交流電弧的滅弧方法。

a.提高觸頭的分閘速度；b.采用多斷口滅弧；c.吹弧；d.利用固體介質的狹縫狹溝滅弧；e.利用短弧原理滅弧；f.磁吹；g.高壓力氣體介質滅弧；h.真空滅弧。

1.2 直流電弧的特性及熄滅

（1）由于直流電流的特點直流電弧不會過零，因此，直流電弧的熄滅比交流電弧要困難。將長弧沿垂直方向切割成多段電弧串聯，每一段即構成一個短弧，獲得一個陰極區壓降。如果加在觸頭間的電壓小于各段短弧的陰極電壓之和，則電弧就不能維持而熄滅。（2）直流電弧的熄滅條件：a.加大觸頭的分斷距離、將長弧切割為短弧，拉長電弧加強冷卻；b.減小電源電壓。

2 空氣開關概述

（1）自動空氣開關的保護功能是由脫扣器來實現的。可以配備電磁脫扣器、熱脫扣器、失壓脫扣器、分勵脫扣器。（2）自動空氣開關可用于配電線路、電動機線路、照明線路和漏電保護使用，使用時應正確整定脫扣器動作電流以獲得保護的靈敏性和選擇性。（3）自動空氣開關的型號：例如：德力西 DZ47 C63～400V其中C63中的C表示C特性脫扣空氣開關，特性是按空氣開關對峰值電流的敏感度來分類：

A特性一般用于需要快速、無延時脫扣的使用場合，亦即用于較低的峰值電流值（通常是額定電流In的2～3倍）。

B特性一般用于需要較快速度脫扣且峰值電流不是很大的使用場合，B特性允許通過的峰值電流<3In，一般用于白熾燈、電加熱器等電阻性負載及住宅線路的保護。

C特性一般適用于大部分的電氣回路，它允許負載通過較高的短時峰值電流而不動作，C特性允許通過的峰值電流<5In，一般用于熒光燈、高壓氣體放電燈、動力配電系統的線路保護。

D特性一般適用于很高的峰值電流（<10In）的開關設備，一般用于交流額定電壓與頻率下控制的變壓器和局部照明變壓器的一次線路和電磁閥的保護。

對于各種不同性質的負載，一定要選用合適的空氣開關。

3 變電站空氣開關的使用

3.1 變電站空氣開關分類

按電流種類分為：直流和交流空氣開關兩種。又可分為低壓塑殼斷路器和低壓框架式斷路器，前者用于小電流，后者用于大電流。

3.2 交直流空氣開關不能互換使用的原因

主要是因為交直流電電弧的滅弧原理不同。交流空氣開關滅弧裝置滅弧能力較直流空氣開關低，直流線路中由于直流電流的大小和方向是不隨著時間而變化故而分斷的時候產生的電弧要大，在看似相同電壓等級的直流空開在用于交流電時侯的滅弧能力是綽綽有余的，而看似相同電壓等級的交流空氣開關在斷開直流電路時滅弧能力顯然不足，一旦過載跳閘，空氣開關不能有效滅弧。不但因電弧的作用不能立即有效的斷電，而且空氣開關也會燒壞，這樣不但起不到保護作用，還會造成嚴重后果。

4 變電站空氣開關的級差配合

自動空氣開關額定電流應按回路的最大負荷電流選擇，并滿足選擇性的要求；干線上自動開關脫扣器的額定電流應較支線上的大2～3級。在進行級差選配時，原則上盡可能選取同型號保護元件，進行上下級配合。

5 案例：某變電站由于空氣開關配置不當造成空氣開關誤跳閘

某500kV變電站500kV設備采用3/2接線HGIS設備。斷路器選用液壓彈簧機構，運行當中發現某串當中當某斷路器打壓時，該串交流箱內斷路器機構電機空氣開關（正泰DZ47-60 C20～400V）跳閘，直到監控機發：“重合閘閉鎖”光字。人員到現場檢查才發現空開誤跳閘。經現場試驗空氣開關性能正常，二次回路檢查無異常。

分析原因： 500kV斷路器由于分相斷路器每相操作機構電機功率1.1kW，如果多相同時打壓則電機工作電流至少要10～15A，而電機啟動電流很大，通常可達額定電流的4～7倍。這樣因現場第四級空氣開關為分相設置一相一個（C10）空氣開關，基本能滿足斷路器電機正常及啟動電流要求，而第二級、第三級空氣開關是三相式（C20）空氣開關沒有級差。當三相斷路器多相同時打壓時由于電機啟動電流太大，而國產的正泰DZ47-60 C20～400V三相空氣開關可能機械特性方面與德國穆勒PL9-C20/2～230/400V空氣開關存在差異。導致第二級正泰 DZ47-60 C20～400V三相空氣開關誤掉閘。

采取措施：

（1）因第四級德國穆勒PL9-C10/2～230/400V空氣開關暫時還未發現有掉閘現象應能滿足要求可繼續運行。

（2）第三級德國穆勒PL9-C20/2～230/400V空氣開關與第四級空開配合可繼續運行。

（3）第二級正泰DZ47-60 C20～400V三相空氣開關因與第三級德國穆勒C20無級差，故應取消或更換為更大容量空開如C32。

（4）由于C特性空氣開關主要用于照明等回路，D特性空氣開關主要用于動力回路，所以建議將斷路器機構電機回路第二、三級空開均選用D特性空氣開關。

（5）另外由于不同廠家空開機械性能存在差異，配置在同一回路中級差配合很可能出現問題。建議同一回路當中選用同一廠家空開。

（6）為防止變電站空氣開關誤跳閘而不被發現，變電站重要的空氣開關應采用具有報警開關的空氣開關，這樣只要空氣開關變位報警開關即可發出空開變位信號。

參考文獻

[1]國家電網公司人力資源部.電力安全生產及防護[S].

[2]國家電網公司十八項電網重大反事故措施[S].修訂版.

作者簡介：王立（1979-），畢業于太原科技大學，本科學歷，工程師，2003年在國網山西省陽泉供電公司參加工作，主要研究方向：變配電運檢、試驗。