東莞電網(wǎng)低壓脫扣器配置策略分析

李海濤 謝偉倫 李世亨 劉 平 歐陽森

（1.廣東電網(wǎng)有限責任公司東莞供電局，廣東 東莞 523120；2.華南理工大學電力學院，廣東 廣州 510640）

0 引言

電壓暫降目前己成為很多發(fā)達國家面臨的居第一位的電能質量問題，隨著我國國民經濟的發(fā)展，其重要性將迅速提升，并可能上升為居第一位的電能質量問題。隨著電網(wǎng)中的電壓暫降日漸增多，電網(wǎng)公司、電力用戶都開始日漸重視。目前，供電部門在配網(wǎng)中廣泛采用具有欠壓（失壓）脫扣功能的低壓斷路器來保證供電可靠性指標。低壓斷路器中配置的低壓脫扣器（以下簡稱低壓脫扣器）對電壓暫降十分敏感，當電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降時，低壓脫扣器可在10ms 左右動作。

2012年5月5日，東莞電網(wǎng)220kV 東黎甲線發(fā)生A、B 相間短路接地故障，60ms 后故障切除；故障期間，橫瀝片區(qū)110kV 元浦雙線也相繼發(fā)生了相間故障，重合閘動作成功，恢復雙線運行。EMS 系統(tǒng)顯示，此次相間短路事故前東莞電網(wǎng)負荷為8276MW，而由相間短路故障引起的大范圍電壓暫降導致了東莞電網(wǎng)約747MW 的負荷發(fā)生了低壓脫扣器跳閘事件。此次主網(wǎng)事故對電網(wǎng)運行影響非常大，由于節(jié)點電壓大幅跌落，低壓脫扣器動作跳閘導致了大量負荷損失，負荷損失達到了東莞電網(wǎng)總負荷的9.03%。

本論文采取現(xiàn)場調查、多方收資與研究分析相結合的方法，具體工作是按照用電客戶受電端開關設備與控制負荷的相關功能和配置要求，從低壓開關設計與制造、受電工程設計與應用選型配置、用電客戶運行維護等環(huán)節(jié)，調查收集相應的技術資料和實際應用信息，在此基礎上整理分析對電壓敏感元件的應用功能需求，并根據(jù)設計制造依據(jù)和行業(yè)生產技術現(xiàn)狀、工程設計配置技術規(guī)范和設計應用情況、用戶運行管理實情分析總結電壓暫降對低壓脫扣器的影響，研究應對措施。

1 用戶調研

由于客觀原因及工作時間有限，調研區(qū)域無法百分百覆蓋所有的用戶，用戶調研收資區(qū)域的選擇遵循以下兩個原則：

（1）屬負荷中心區(qū)，用戶量大、行業(yè)類型多，有代表性；

（2）受電壓暫降事件影響較大，特別是近期受影響較顯著；

按上述原則，選擇東莞地區(qū)110kV 塘廈站、110kV 鳳崗站地區(qū)用戶作為調研對象進行分析。

圖1 東莞塘廈站用戶側低壓脫扣器調研情況

對塘廈站用戶資料進行統(tǒng)計后得知：塘廈站共有用戶377 戶，普查數(shù)量357 戶，普查覆蓋率達到95%；塘廈站的負荷低壓脫扣器的動作延時主要是0～300ms，其他為500ms 以上，沒有用戶的低壓脫扣器延時整定在300ms～500ms 之間。圖1 給出了詳細統(tǒng)計情況，圖中比例按負荷比例計算。

圖2 東莞鳳崗站用戶側低壓脫扣器調研情況

統(tǒng)計鳳崗站用戶材料后得知：鳳崗站有用戶413 戶，普查數(shù)量為412 戶，普查覆蓋率達到99.8%，鳳崗站負荷以工業(yè)為主，低壓脫扣器延時配置方面，500ms 以上或已退出的比例最大，約有29.9%的負荷退出了低壓脫扣器。圖2 給出了詳細統(tǒng)計情況，圖中比例按負荷比例計算。

2 開關廠家調研

根據(jù)對東莞地區(qū)主要開關廠家調研，得到東莞地區(qū)常用低壓開關以及相應的低壓脫扣器的配置情況，見表1 所示。

表1 目前東莞地區(qū)常用低壓開關及相應的低壓脫扣器配置情況

從上表可看出，目前常用框架式開關的低壓脫扣器的交流額定電壓一般為380V、220V，一般都可帶延時模塊，通常延時范圍通常為0.5～5s。

3 低壓脫扣器配置方式分析

3.1 配置瞬時型低壓脫扣器

據(jù)調研，目前應用中的低壓開關中配有的低壓脫扣器，相當一部分采用的是瞬時型，即不帶延時模塊的。然而，配置瞬時型低壓脫扣器存在的問題有：

（1）電網(wǎng)瞬時波動、閃變或正常操作可能會引起低壓脫扣器動作，造成用戶或者用電設備突然斷電，影響用戶的生產；

（2）電壓暫降時，非故障系統(tǒng)的低壓脫扣器動作會導致?lián)p失大量負荷，從而使非故障電路的斷路器動作跳閘，負荷大量損失，從而導致系統(tǒng)頻率上升，可能發(fā)生高周切機，甚至高周解列；

（3）線路故障跳閘、限電、檢修等情況下，0.4kV 低壓斷路器也會因低壓脫扣器動作而跳閘，必須由人工對低壓斷路器進行合閘操作后電路才能復電，工作量大，降低了供電的連續(xù)性。

3.2 配置延時型低壓脫扣器

低壓脫扣器配置延時模塊的作用是通過加裝延時元器件使低壓脫扣器在電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降事件時經過適當延時后動作，合理避開部分暫態(tài)事件影響，減少用戶平均停電時間，提高用戶供電可靠性。

低壓脫扣器配置延時模塊的國標依據(jù)為GB/T 16895.10-2010（《低壓電氣裝置》），其明確規(guī)定：“如果被保護用電器具的運行方式允許短暫斷電或失壓而無危險，欠電壓保護器可延時動作”。實際中，配置延時模塊需要考慮以下幾個方面：

（1）電網(wǎng)各電壓等級故障的持續(xù)時間

500kV 等級系統(tǒng)一旦發(fā)生短路故障，系統(tǒng)短路故障持續(xù)時間不超過100ms，通常＜80ms；220kV 等級的系統(tǒng)短路故障，系統(tǒng)短路故障持續(xù)時間不超過120ms，通常＜80ms；10kV 系統(tǒng)的短路故障一般只會影響到同一變電站的10kV 系統(tǒng)，影響范圍是局部的，不會對電網(wǎng)有很大的沖擊，短路故障持續(xù)時間一般不超過500ms。

（2）電能質量監(jiān)測系統(tǒng)事件統(tǒng)計

廣東電網(wǎng)公司的電能質量監(jiān)測主站目前有212個監(jiān)測點，圖3 是2012年1月至2012年9月期間有電壓暫降事件時監(jiān)測點殘壓低于70%（選擇殘壓低于70%的原因是國標GB14048.1-2006 中對低壓脫扣器動作范圍的規(guī)定）的電壓事件柱狀圖，電壓事件統(tǒng)計情況見表2。

圖3 電能質量監(jiān)測點殘壓低于70%的電壓事件柱狀圖

表2 廣東電網(wǎng)2012年1～9月殘壓低于70%的電壓事件統(tǒng)計

從表2 中可以看出，廣東電網(wǎng)2012年1月至9月期間，在220kV及以上電網(wǎng)的212個監(jiān)測點共監(jiān)測到殘壓低于70%的電壓暫降事件共930個，其中82.8%的事件持續(xù)時間＜500ms。因此，低壓脫扣器設置500ms 的延時后，理論上可使低壓開關避開82.8%的電壓暫降事件，而不發(fā)生跳閘。

4 應對措施

4.1 電力用戶

考慮到用電客戶受電設備的數(shù)量與多樣性，電網(wǎng)電壓暫降或者電壓暫降后的恢復過程中出現(xiàn)危害人身和財產安全的風險極高，在受電工程設計選型和運行使用中，應認真分析應用需求，不宜隨意棄用或拆除低壓脫扣器；可能的話，應選擇加裝延時模塊。原則如下：

（1）對于居民住宅小區(qū)、辦公機構、商場及其他場合（包括醫(yī)院、酒店、學校等）等，在電壓下降及隨后電壓恢復過程中對人員和設備安全造成危險的情況，應當安裝低壓脫扣器；如果該風險可以接受，則不要求安裝低壓脫扣器。如安裝低壓脫扣器，建議配置延時模塊，且延時設置不小于1s。

（2）對工業(yè)用戶，應安裝低壓脫扣器并配置延時模塊，尤其是對有精密儀器、精密電子器械、機械機電、磨具、五金制品等對電能質量要求較高的用電負荷，應嚴格按照設備要求配置低壓脫扣器和延時模塊，建議延時設置為0.5s 及以上。

（3）退出低壓脫扣器等同于加無窮大延期。這一措施應謹慎使用，且應在確保設備及人身安全的前提下，知會用戶，簽訂同意書，并在開關醒目位置粘貼安全警示標志，提醒自復電危險等內容字樣。

4.2 供電部門

（1）建議供電管理部門牽頭，相關技術部門協(xié)調配合，研究完善對用戶設備入網(wǎng)的技術管理規(guī)定，根據(jù)用戶的不同負荷性質分類，有針對性地配置安裝合適低壓脫扣器。

（2）用戶入網(wǎng)時供電局應向用戶說明電網(wǎng)能提供的電能質量信息，如果用戶對電能質量有更高的要求，用戶可自行配備各種補償裝置，以提高用戶處的電能質量。

（3）增強優(yōu)化電網(wǎng)結構，提高供用電設備可靠性和運行操作質量，降低電網(wǎng)故障幾率、縮短故障切除時間。

4.3 設計部門

設計部門應重視并細化用戶受電工程設計工作。在用戶受電工程設計時應該全面準確了解用電設備性能，分析用電系統(tǒng)及設備對電壓暫降敏感情況，作為設計低電壓保護功能的依據(jù)。認真貫徹執(zhí)行相關技術標準和管理規(guī)定，按實際需求做好受電開關保護設計配置工作。

4.4 開關制造商

由調研情況可知，低壓脫扣器的尺寸和使斷路器脫扣的脫扣力都沒有統(tǒng)一標準，廠家生產的脫扣機構的脫扣力不一樣，脫扣裝置和斷路器之間不能任意配合，必須由斷路器廠根據(jù)本廠生產的斷路器性能選擇合適的脫扣裝置，建議改進低壓脫扣器和延時模塊的設計制造標準，提高其兼容性。

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