減少380V低壓回路“越級跳閘”問題的研究

王濤

1 引言

我們知道電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要靠龐大的變電站、輸電網(wǎng)、變電站等一切基礎(chǔ)設(shè)施組成一個(gè)完整的供電系統(tǒng)，但是也有一些比較常見，容易發(fā)生的問題，我們需要獨(dú)立進(jìn)行研究。而且現(xiàn)在許多機(jī)器和人工作都需要電力系統(tǒng)的維持，我們難以想象失去電的世界是什么樣的，在大范圍停電的過程中，修復(fù)故障的時(shí)間十分長久，也導(dǎo)致了對一些生產(chǎn)、生活造成不必要的損失，因此本文的主題就是研究越級跳閘的問題，如何防止發(fā)生這種現(xiàn)象，從發(fā)生越級跳閘的原因和建議兩方面來進(jìn)行闡述。

2 “越級跳閘”問題的研究

2.1 “越級跳閘”現(xiàn)象

現(xiàn)在我們來介紹一下什么叫做越級跳閘，我們知道在電路系統(tǒng)中，由于電力具有特點(diǎn)，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行都是需要繼電保護(hù)的，一方面是防止電力系統(tǒng)輸送到外界引起某些重大事故，另一方面也是為了保證線路電路系統(tǒng)不會在短時(shí)間內(nèi)大范圍的發(fā)生故障，導(dǎo)致大范圍停電，影響生活生產(chǎn)造成一些不必要的損失。越級跳閘的現(xiàn)象是指電力系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)由保護(hù)整定優(yōu)先跳閘的斷路器來切除故障，但因故由其他斷路器跳閘來切除故障，這樣的跳閘行為稱為越級跳閘。正常的情況下應(yīng)該是當(dāng)前用電系統(tǒng)出現(xiàn)問題之時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先斷開本級斷路器已保證本級及以下系統(tǒng)中設(shè)備的安全，越級跳閘發(fā)生時(shí)本級斷路器未動作而是上一級的斷路器斷開，這種情況下就有可能導(dǎo)致本級系統(tǒng)以外的其他不相關(guān)并且正常運(yùn)行的系統(tǒng)出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致大面積機(jī)器故障和生活場所停電，造成不造成居民生活不必要的損失。

2.2 “經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)”設(shè)計(jì)對“越級跳閘”現(xiàn)象產(chǎn)生的影響

我們將經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要分為了以下三個(gè)原因：

（1）供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。在進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的時(shí)候，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員仿照過去的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致上下級和左右級的保護(hù)層級關(guān)系不明確，保護(hù)保護(hù)級別中出現(xiàn)保護(hù)死區(qū)，計(jì)算不準(zhǔn)確系統(tǒng)改變運(yùn)行方式時(shí)，就會造成越級跳閘的現(xiàn)象。

（2）整定保護(hù)定值整定不當(dāng)?shù)脑颍ūＷo(hù)中，最大的問題就是越級動作。由于電力部門將變配電所出現(xiàn)的定值時(shí)間已經(jīng)限定，當(dāng)用戶內(nèi)部配電級差越多，而定值計(jì)算不夠準(zhǔn)確，在系統(tǒng)運(yùn)行方式改變后，越容易導(dǎo)致“越級跳閘”。

（3）由于繼電保護(hù)值匹配不當(dāng)。前面文中我們提到的是整定保護(hù)定值不當(dāng)，而這一個(gè)要提的是繼電保護(hù)值匹配不當(dāng)，由于不同的設(shè)計(jì)師對不同的供電站進(jìn)行設(shè)計(jì)，兩個(gè)供電站和上下保護(hù)層及之間的繼電保護(hù)值不能夠相互匹配，也會造成越級跳閘的現(xiàn)象。

3 低壓保護(hù)整定的設(shè)計(jì)

國標(biāo)中《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054-2011）、《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50062-2008）等，均規(guī)定了如何對供電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的方法和設(shè)計(jì)的基本要求，對高、低壓不同的系統(tǒng)配置都有較為詳細(xì)的記載。根據(jù)這些文件和以上我們提出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的三個(gè)現(xiàn)象，我們可以提出具體的解決方案，只有精確的計(jì)算這些數(shù)據(jù)，保護(hù)整定值整定得當(dāng)，繼電保護(hù)值設(shè)置準(zhǔn)確，相互匹配，才能使這種現(xiàn)象大幅度減少的。

我們主要提供了三種解決方法。

3.1 短路保護(hù)

短路保護(hù)必須滿足以下條件：

（1）保護(hù)電器的分?jǐn)嗄芰π璐笥谄浒惭b處的計(jì)算短路電流。

（2）保護(hù)電器必須在導(dǎo)體被短路電流升溫到其極限溫度，就將其短路電流快速分?jǐn)唷．?dāng)導(dǎo)體或者電氣設(shè)備從允許最高溫度升溫至極限溫度過程中，且持續(xù)時(shí)間＜5s的短路，其時(shí)間t可用下式表示：

t＜=k2s2/I2

S-導(dǎo)線截面；I-短路電流周期分量有效值；t-指已達(dá)到允許最高溫度時(shí)短路電流持續(xù)時(shí)間；k為計(jì)算系數(shù)，如表1所示。

表1

3.2 過載保護(hù)的動作特性

過載保護(hù)整定時(shí)，需遵循以下兩個(gè)特性條件：Ic≤ISet1≤Iz和I2≤1.45I，式中，Ic——導(dǎo)線計(jì)算電流；ISet1——長延時(shí)脫扣器整定電流；Iz——導(dǎo)體持續(xù)工作時(shí)的允許載流量；I2——可靠動作電流；一般由廠家提供，按照國標(biāo)《低壓開關(guān)設(shè)備的控制設(shè)備》規(guī)定，約定動作電流I2為1.3Iset1，只要滿足ISet1≤Iz，就能滿足I2≤1.45Iz。

4 結(jié)論

我們通過對電路的研究發(fā)現(xiàn)了越級跳閘的現(xiàn)象是可以進(jìn)行大幅度的減少的，雖然我們希望越級跳閘的現(xiàn)象能夠徹底減少，但由于計(jì)算的不準(zhǔn)確，這種現(xiàn)象是無可避免的，我們只能能夠通過一些其他方式對這種越級跳閘現(xiàn)象進(jìn)行合理的更改，使得供電系統(tǒng)能夠達(dá)成我們的目標(biāo)，希望我們的電路系統(tǒng)越來越完善。

[1]黃晞.中國近現(xiàn)代電力技術(shù)發(fā)展史[M].濟(jì)南：山東教育出版社，2006，（12）：10～12.

[2]中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部.《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50053-2009）[S].