減少380V低壓回路“越級跳閘”問題的研究

王濤

1 引言

我們知道電力系統的運轉，需要靠龐大的變電站、輸電網、變電站等一切基礎設施組成一個完整的供電系統，但是也有一些比較常見，容易發生的問題，我們需要獨立進行研究。而且現在許多機器和人工作都需要電力系統的維持，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，修復故障的時間十分長久，也導致了對一些生產、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，如何防止發生這種現象，從發生越級跳閘的原因和建議兩方面來進行闡述。

2 “越級跳閘”問題的研究

2.1 “越級跳閘”現象

現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中，由于電力具有特點，電力系統正常運行都是需要繼電保護的，一方面是防止電力系統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不會在短時間內大范圍的發生故障，導致大范圍停電，影響生活生產造成一些不必要的損失。越級跳閘的現象是指電力系統故障時，應由保護整定優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。正常的情況下應該是當前用電系統出現問題之時，系統應優先斷開本級斷路器已保證本級及以下系統中設備的安全，越級跳閘發生時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致本級系統以外的其他不相關并且正常運行的系統出現問題，從而導致大面積機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 “經驗數據”設計對“越級跳閘”現象產生的影響

我們將經驗數據主要分為了以下三個原因：

（1）供電系統設計不合理。在進行數據設計的時候，電力系統設計人員仿照過去的設計經驗，導致上下級和左右級的保護層級關系不明確，保護保護級別中出現保護死區，計算不準確系統改變運行方式時，就會造成越級跳閘的現象。

（2）整定保護定值整定不當的原因，整定保護中，最大的問題就是越級動作。由于電力部門將變配電所出現的定值時間已經限定，當用戶內部配電級差越多，而定值計算不夠準確，在系統運行方式改變后，越容易導致“越級跳閘”。

（3）由于繼電保護值匹配不當。前面文中我們提到的是整定保護定值不當，而這一個要提的是繼電保護值匹配不當，由于不同的設計師對不同的供電站進行設計，兩個供電站和上下保護層及之間的繼電保護值不能夠相互匹配，也會造成越級跳閘的現象。

3 低壓保護整定的設計

國標中《低壓配電設計規范》（GB50054-2011）、《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》（GB50062-2008）等，均規定了如何對供電系統進行保護的方法和設計的基本要求，對高、低壓不同的系統配置都有較為詳細的記載。根據這些文件和以上我們提出的經驗數據的三個現象，我們可以提出具體的解決方案，只有精確的計算這些數據，保護整定值整定得當，繼電保護值設置準確，相互匹配，才能使這種現象大幅度減少的。

我們主要提供了三種解決方法。

3.1 短路保護

短路保護必須滿足以下條件：

（1）保護電器的分斷能力需大于其安裝處的計算短路電流。

（2）保護電器必須在導體被短路電流升溫到其極限溫度，就將其短路電流快速分斷。當導體或者電氣設備從允許最高溫度升溫至極限溫度過程中，且持續時間＜5s的短路，其時間t可用下式表示：

t＜=k2s2/I2

S-導線截面；I-短路電流周期分量有效值；t-指已達到允許最高溫度時短路電流持續時間；k為計算系數，如表1所示。

表1

3.2 過載保護的動作特性

過載保護整定時，需遵循以下兩個特性條件：Ic≤ISet1≤Iz和I2≤1.45I，式中，Ic——導線計算電流；ISet1——長延時脫扣器整定電流；Iz——導體持續工作時的允許載流量；I2——可靠動作電流；一般由廠家提供，按照國標《低壓開關設備的控制設備》規定，約定動作電流I2為1.3Iset1，只要滿足ISet1≤Iz，就能滿足I2≤1.45Iz。

4 結論

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

[1]黃晞.中國近現代電力技術發展史[M].濟南：山東教育出版社，2006，（12）：10～12.

[2]中華人民共和國機械工業部.《10kV及以下變電所設計規范》（GB50053-2009）[S].