一起低壓配電系統負荷接地短路造成越級跳閘的故障分析及處理方法

靳朝陽

河北國華定州發電有限責任公司 河北 定州 073000

1 設備簡介

1.1 基本參數

1.3 故障前運行工況 02水處理PC段運行正常，進線開關運行電流157A。02水處理PC段下級所有負荷運行正常，無異常報警信號發生。

2 事故概況

2.1 事故經過 2020-09-01，某電廠02水處理PC段工作進線開關由于零序保護動作跳閘，經檢查02水處理PC段進線開關保護單元故障信息，就地顯示故障動作電流1172A，通過排查發現02水處理PC段下級負荷02小雨水泵電機對地絕緣為零。由于零序電流值未超過小雨水泵電源開關速斷保護定值而未動作跳閘。但零序電流值已超過02水處理PC段工作進線開關零序保護定值，時間也已超過設定值0.4S，因此造成02水處理PC段工作進線開關零序保護動作跳閘。

如圖1所示:

圖1

2.2 事故原因分析 造成02水處理PC段工作進線開關越級跳閘的主要原因:是02小雨水泵電機電源開關額定電流160A，速斷保護定值1250A(不可調)，且無零序保護。與02水處理PC段工作進線開關零序保護定值1120A(0.7In)不能有效配合。當零序電流大于1120A而小于1250A時，0.4S就會造成進線開關跳閘，如果零序電流大于1250A，02小雨水泵電機電源開關速斷動作跳閘，切除故障，不會造成02水處理PC段工作進線開關越級跳閘。

3 改進措施

3.1 改進背景 該廠低壓配電系統的開關主要采用的是施耐德生產的MT型、NS型空氣斷路器和常熟開關廠生產的CM型空氣斷路器。其中MT型空氣斷路器用于電流較大的負荷和配電柜進線電源，此種開關帶有接地保護功能的6.0A智能保護單元。接地電流的最大整定值為智能保護單元的額定電流。NS型和CM型空氣斷路器用于小電流負荷的控制，其中NS型空氣斷路器有過熱電磁脫扣器TMxxD和電機保護用脫扣器MAxx。過熱電磁脫扣器TMxxD的瞬時短路保護值為定值，不可調整。電機保護用脫扣器MAxx短路保護值為6-14In可調(In為電機保護用脫扣器的額定電流)。CM型空氣斷路器的瞬時短路保護值為10Ir不可調(Ir為開關的額定電流)。以NSX160外觀結構舉例如圖2所示:

圖2

當NS型和CM型空氣斷路器的瞬時短路電流值大于MT型空氣斷路器的最大接地保護電流整定值時，就有可能造成開關的越級跳閘。例如配電柜進線開關為MT08H型空氣斷路器，保護單元6.0A，In=800 A(In為額定電流)。當時整定值為252A，某排水泵電機電源開關用的是NS80H型空氣斷路器，電機保護用脫扣器MA50(In=50A)，整定值6In=300A.就是說下級開關的整定值大于上級開關的整定值，當該排水泵電機發生接地短路時，就有可能造成開關的越級跳閘。

該廠所用MT開關的智能保護單元為6.0A型，它具有長延時過流、短延時速斷、瞬時速斷、接地保護功能。但對于它的長延時過流保護主要是保護電動機的過負荷，由于長延時過流保護值整定時只能在0.4～1In(In為智能保護單元的額定電流)區間內整定，且每一個整定值之間相差10%In。與電動機實際的過負荷值相差很大，這對于保護電機很不利。

3.2 改進方案 為了防止下級負荷故障造成上級進線開關越級跳閘，需要對400V配電柜所帶負荷進行盤點，對每個速斷保護定值大于上級進線開關零序保護整定值的負荷加裝零序接地保護，加裝的零序保護定值與上級進線開關零序保護整定值相配合。具體保護改造方案如下:

在負荷出線電纜上加裝零序電流互感器，在塑殼斷路器上加裝分勵線圈，然后再通過一個電流繼電器將零序電流互感器和分勵線圈聯系起來，組成一個零序電流保護裝置。當負荷出線電流I1變化時，電流互感器(CT)二次側電流I2隨I1成正比變化，并將I2輸入到電流繼電器(KA)線圈中。當I2達到電流繼電器設定值In(I2=In)時，電流繼電器(KA)常開輔助節點閉合，空氣斷路器分勵線圈(TQ)通電，空氣斷路器(QB)跳閘，具體接線如圖3所示:

圖3

確定改造方案以后，還需要多次試驗:在安裝零序接地保護之前，對所需改造的負荷進行反復的調查、計算。最后確定所需改造的負荷名稱及數量。在改造過程中，應對電流繼電器、分勵線圈、電流互感器進行嚴格的檢查和校驗，特別是對電流繼電器必須進行模擬試驗，保證動作可靠率100%。

4 結束語

低壓配電系統負荷短路造成越級跳閘現象時有發生，該類事故會使故障范圍進一步擴大，給日常安全生產帶來巨大威脅，嚴重影響供電系統的安全穩定運行。從以往的事故案例來看，有很多低壓設備短路造成越級跳閘大多由下級保護定值偏大、下級保護動作時間偏長、保護裝置本身故障拒動所致，所以配電系統檢修過程中的保護定值校驗工作非常重要。本次故障分析與技改工作方案，采用的零序電流互感器配合分勵線圈的組合式零序電流保護裝置，不僅排除了上、下級保護定值不匹配的隱患，同時也為像NS類型的塑殼空氣斷路器加裝零序電流保護裝置的方法提供了成熟的經驗。