淺談低壓斷路器失壓脫扣裝置的使用

2021年3月27日，XX配電室因外線斷電，導(dǎo)致整棟大樓停電，需重新倒閘送電操作，該配電室為廈門壹電電力服務(wù)有限公司長(zhǎng)期服務(wù)的對(duì)象，在接到用戶的搶修需求后，我司工程師第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)，為用戶提供倒閘送電服務(wù)，并分析斷電原因。在現(xiàn)場(chǎng)倒閘操作時(shí)，我司工程師發(fā)現(xiàn)了，該配電室內(nèi)的低壓柜402框架斷路器的失壓線圈脫扣功能不動(dòng)作，外線停電時(shí)，開關(guān)并未自主分閘；當(dāng)外線來(lái)電時(shí)，高壓904開關(guān)合閘時(shí)，其實(shí)是屬于帶載操作，不符合倒閘操作的工序流程，可能會(huì)對(duì)配電設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生危害。本期咱們淺談配電室低壓柜框架式斷路器失壓（欠壓）線圈脫扣功能不動(dòng)作的危害及處置。

一、失壓線圈定義

低壓斷路器也稱自動(dòng)開關(guān)、自動(dòng)空氣開關(guān)，在交流（直流）電壓1.2（1.5)kV及以下電路中能自動(dòng)接通、承載和分?jǐn)嗾l件下的電流，也能在所規(guī)定的非正常電路條件下（如過(guò)載、過(guò)流、失壓、欠壓等）自動(dòng)接通，承載和分?jǐn)嚯娏鳌?/span>

失壓（欠壓）脫扣功能是指低壓斷路器本體自帶有的一項(xiàng)重要保護(hù)功能，由與其同體安裝的欠壓脫扣器實(shí)現(xiàn)。國(guó)標(biāo)GB14048.1-2000《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 總則》規(guī)定欠壓脫扣器的動(dòng)作范圍為額定電壓的35%-70%，零電壓（失壓）脫扣動(dòng)作電壓在額定的35%-110%。失壓脫扣器安裝在低壓斷路器內(nèi)，脫扣器與銜鐵相連的拉桿和斷路器的脫扣桿之間留有一定的間隙。其工作原理為：當(dāng)線路電壓正常（80%-110%額定電壓）時(shí)，欠壓脫扣器的銜鐵被其鐵芯吸住，斷路器處于運(yùn)行（合閘）狀態(tài)；當(dāng)線路電壓降到70%的額定電壓以下時(shí)，欠壓脫扣器的鐵芯電磁吸力減?。ㄎ蛔°曡F），銜鐵脫開并帶動(dòng)拉桿撞擊斷路器的脫扣桿，使斷路器分閘。

欠壓脫扣器作為受電網(wǎng)在欠壓或者失壓的狀態(tài)下的保護(hù)，體現(xiàn)在當(dāng)受電網(wǎng)出現(xiàn)失壓時(shí)，欠壓脫扣器降瞬動(dòng)或者經(jīng)一定時(shí)間的延時(shí)后使斷路器跳閘，斷開電源以保護(hù)線路、電纜、用電設(shè)備。當(dāng)受電網(wǎng)出現(xiàn)失壓時(shí)，防止電網(wǎng)恢復(fù)供電對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生沖擊，欠壓脫扣器也會(huì)使斷路器跳閘。

二、低壓斷路器欠壓（失壓）脫扣功能使用現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)不可避免的存在瞬時(shí)電壓波動(dòng)、閃變、瞬時(shí)斷電，例如沖擊負(fù)載、大型電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)、供電系統(tǒng)短路故障、雷電等原因就有可能引起低電壓閃變，因此造成了有些用戶配電系統(tǒng)0.4kV低壓側(cè)帶有失壓（欠壓）脫扣器的低壓斷路器出現(xiàn)跳閘事故。

另外，線路故障跳閘、限電、檢修等情況下，0.4kV低壓側(cè)斷路器也可能因欠壓（失壓）脫扣器失壓而跳閘。當(dāng)線路恢復(fù)供電時(shí)，必須由專業(yè)電工對(duì)低壓斷路器進(jìn)行合閘操作。

以上兩種現(xiàn)象，一是電壓短時(shí)波動(dòng)、閃變引起低壓斷路器跳閘造成用戶突然斷電；二是因線路檢修或者故障等原因引起的。

三、欠壓（失壓）脫扣器取消或者不動(dòng)作的危害

在配電網(wǎng)中低壓斷路器的工作位置是在供電設(shè)備和受電設(shè)備的連接處，我國(guó)低壓供電電壓為400V，受電電壓為380V，功能上看失壓（欠壓）脫扣器的監(jiān)測(cè)受電網(wǎng)電壓的。低壓斷路器取消失壓（欠壓）脫扣器或者脫扣器不動(dòng)作了，當(dāng)受電網(wǎng)處于欠壓或失壓狀態(tài)時(shí)，低壓斷路器將不會(huì)進(jìn)行跳閘保護(hù)動(dòng)作，雖然這樣用戶不會(huì)因電壓波動(dòng)帶來(lái)的低壓斷路器跳閘而斷電，但是這樣的做法會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、用戶負(fù)荷設(shè)備、國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)帶來(lái)不一樣的程度損害。

①、對(duì)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)的影響：

受電網(wǎng)失壓（欠壓）后，由于用戶取消失壓（欠壓）脫扣器功能或者脫扣器功能不動(dòng)作，在線路故障跳閘、限電、檢修等情況下低壓斷路器將保持閉合狀態(tài)。如果電網(wǎng)恢復(fù)供電，一方面由于操作過(guò)電壓和沖擊等原因，會(huì)造成瞬間的電壓質(zhì)量變化，對(duì)用戶設(shè)備造成嚴(yán)重的威脅甚至損壞；另一方面，由于所有的線路的低壓斷路器都保持著閉合狀態(tài)，所有的用戶設(shè)備將同時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大，可能引起線路瞬時(shí)過(guò)載，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行極為不利。

另外，國(guó)標(biāo)GB 50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，中斷供電將造成人身傷亡的、重大政治影響的、重大經(jīng)濟(jì)損失的一級(jí)負(fù)荷及部分二級(jí)負(fù)荷的，必須配備備用電源。對(duì)于這一類型的用戶，如果取消失壓（欠壓）脫扣器的或者脫扣器功能不動(dòng)作的，在電網(wǎng)故障斷電時(shí)，用戶側(cè)斷路器將不會(huì)跳閘，而此時(shí)備用電源切換投入供電，將有可能產(chǎn)生電流倒灌的情況，存在著危害電網(wǎng)及人身安全。

電網(wǎng)欠壓運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都極為不利。在安全方面，運(yùn)行電壓過(guò)低（低于額定電壓70%）時(shí)，將可能導(dǎo)致電網(wǎng)無(wú)功功率缺額增大與電壓進(jìn)一步下降的惡行循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致配電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰，從而造成大面積停電事故；另外額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的變壓器的有功損耗是其空載損耗的幾倍甚至幾十倍，因此當(dāng)傳輸功率較大時(shí)，欠電壓運(yùn)行將導(dǎo)致變壓器過(guò)電流，并可能因此損壞變壓器，進(jìn)而危及電網(wǎng)安全運(yùn)行。在經(jīng)濟(jì)方面，配電網(wǎng)傳輸?shù)墓β什蛔儯ㄘ?fù)載沒(méi)變化）時(shí)，欠電壓意味著過(guò)電流，而電流越大配網(wǎng)損耗（線路損耗、變壓器損耗等與電流平方成正比）就越大。

②、對(duì)用戶負(fù)荷設(shè)備帶來(lái)的影響：

電網(wǎng)用戶側(cè)負(fù)荷主要有交流電動(dòng)機(jī)及家用電器設(shè)備，且交流電動(dòng)機(jī)占負(fù)荷的很大比例。國(guó)標(biāo)GB50055-9《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.4.10條指出，交流電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)應(yīng)符合下列規(guī)定：低電壓保護(hù)器件宜采用低壓斷路器的欠壓脫扣器或接觸器的電磁線圈，即如果用戶有使用交流電動(dòng)機(jī)，宜安裝欠壓脫扣器。

如果用戶側(cè)低壓斷路器取消失壓（欠壓）脫扣器功能或者脫扣器功能不動(dòng)作時(shí)，則當(dāng)欠電壓嚴(yán)重時(shí)（低于70%額定電壓），低壓斷路器將不會(huì)跳閘，從而致使相關(guān)用戶的用電設(shè)備處于欠壓運(yùn)行狀態(tài)，這將產(chǎn)生許多不良后果，尤其是電動(dòng)機(jī)。由于電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行電壓的平方成正比，因此它的最大轉(zhuǎn)矩將隨著電網(wǎng)電壓的下降而急劇下降。當(dāng)最大轉(zhuǎn)矩下降到臨界轉(zhuǎn)矩時(shí)（即正好與負(fù)載阻尼轉(zhuǎn)矩相平衡的轉(zhuǎn)矩），電壓再有下降，電動(dòng)機(jī)就可能發(fā)生疲倒、堵轉(zhuǎn)等情況，致使其工作電流急劇上升并達(dá)到甚至超過(guò)額定電流，最終可能因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而燒毀繞組，引起短路。另外，三相異步電動(dòng)機(jī)端電壓降低時(shí)，其定子和轉(zhuǎn)子電流將增大，若長(zhǎng)期處于低電壓運(yùn)行，勢(shì)必加速其絕緣老化，從而縮短使用壽命。

③、對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)帶來(lái)的影響：

隨著生產(chǎn)力的進(jìn)步發(fā)展，生產(chǎn)或使用電子設(shè)備的高新技術(shù)企業(yè)的不斷增加，對(duì)電壓質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。如一些機(jī)床用的控制電器，如交流接觸器等，在電壓降低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電磁吸力不夠，從而使操作控制失靈，并使電觸頭嚴(yán)重?zé)龎幕虍a(chǎn)生熔焊，甚至引起電氣火災(zāi)。對(duì)于生產(chǎn)半導(dǎo)體或電子產(chǎn)品的企業(yè)，對(duì)電壓波動(dòng)非常敏感，當(dāng)電壓低于額定電壓一段時(shí)間，將導(dǎo)致產(chǎn)品次品率明顯增加，甚至發(fā)生生產(chǎn)停頓。再如醫(yī)院，醫(yī)院的手術(shù)醫(yī)療設(shè)備，當(dāng)發(fā)生欠壓而造成設(shè)備不能正常工作時(shí)，將帶來(lái)嚴(yán)重的后果。

四、針對(duì)欠壓（失壓）脫扣器的解決處置

針對(duì)上述問(wèn)題，一、建議采用延時(shí)欠壓脫扣器加以解決。其工作原理為在低壓斷路器開始工作時(shí)，電源通過(guò)欠壓延時(shí)裝置對(duì)欠壓脫扣器充電，使其保持吸合并監(jiān)視電網(wǎng)狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)電壓處于額定電壓的35%-70%或瞬時(shí)斷電時(shí)，電源無(wú)法提供足夠的電壓保持欠壓脫扣器吸合狀態(tài)，此時(shí)欠壓脫扣裝置釋放儲(chǔ)備的電源，對(duì)欠壓脫扣器供電，使其延時(shí)動(dòng)作；二、針對(duì)欠壓（失壓）脫扣器已損壞，功能不動(dòng)作的，建議更換欠壓（失壓）脫扣器，讓斷路器保持有保護(hù)狀態(tài)，即可保障供電的靠靠性，還能提高配電設(shè)備的使用壽命。