站用电系统低压脱扣装置适用性分析

站用电系统低压脱扣装置适用性分析

杨松杨昆丁晓静凌端伟

（国网安徽省电力公司安庆供电公司安徽安庆246000）

摘要：低压断路器的低压脱扣装置曾广泛的应用于厂（站）用电系统，随着变电站电压敏感型负荷自身控制回路的完善，配置低压脱扣装置的经济性有待考虑，本文通过对低压脱扣装置动作行为及其对电压敏感型负荷的适用性分析，提出站用电系统无需安装低压脱扣装置的建议。

关键词：站用电系统；低压脱扣装置；电压敏感型负荷；适用性

低压脱扣装置是低压断路器中的一个功能部件，实现低压脱扣功能的动作单元，由与其同体安装的低压脱扣装置实现。当受电网出现欠压时，低压脱扣装置将瞬动或经一定的延时后使断路器跳闸，从而防止电压下降损坏电压敏感型负荷，本文列举了站用电系统400V母线电压下降的主要因数，对电压敏感型负荷控制回路进行了介绍，综合分析了站用电系统低压脱扣装置的适用性，提出站用电系统无需安装低压脱扣装置的建议，对今后交流系统的技改及基建工作有一定的指导意义。

一、低压脱扣装置动作行为分析

低压脱扣装置在站用电系统400V母线出线欠压时动作，根据GBl4048.1-2012《低压开关设备和控制设备总则》：“低压脱扣器的动作范围为额定电压的35％～70％”，受电网出现欠压的主要原因有电机直接启动、供电系统短路故障等，现对上述两种情况分别分析如下：

1.1供电系统短路故障引起的电压下降

电力系统不可避免地存在系统短路故障，当变电站系统近处发生严重电网故障时后，比如变电站线路出线发生三相短路、金属性接地等，不可避免引起低压母线电压降低，这类故障造成的电压通常能够达到低压脱扣动作值，当站用电系统400V进线装有瞬时低压脱扣断路器时，进线开关将跳闸，造成母线失电。2016年公司系统内某变电站曾发生过一起因35kV出线电缆起火（短路故障），站用电系统低压进线断路器低压脱扣装置动作，因该站直流蓄电池与直流系统脱离，导致主设备烧损的恶性事故。

1.2电机启动引起的电压下降

变电站站用电负荷中存在大量电机类负荷，如消防水泵电机、风冷电机等，电机在启动过程中产生较大的启动电流，从而拉低母线电压。经验表明，按照国家电网公司典型设计规范设计的站用电系统，一般均可不计电机启动对母线电压降的影响，即电机启动不会造成低压脱扣装置动作，现对某110kV变电站消防水泵启动时对站用电系统母线低压降影响进行理论校核：

a)站用变压器型号SC10-200/10.5±5%/0.4KV，Dyn11，Uk=4%；

b)站用变进线回路工作电流典型值为Ig=140A（含电机额定电流）；

c)变电站最大容量电机为1台站用消防水泵电机，其铭牌参数为：

额定功率Pn=70KW，额定电流In=1.85×70=129.5A，启动电流Iqd=7In=906.5A。

则消防水泵电机启动时，回路最大工作电流为：

Igmax=Ig+Iqd-In=917A

400V动力电缆阻抗计0.01Ω，站用变压器阻抗0.032Ω，则系统压降：

△U=XT×Igmax=（0.01+0.032）×917=38.51V

此时低压母线电压为：Uqd=400-38.5=361.5V=0.9Un＞0.7Un

综上分析可以看出，只有外部电网故障会造成低压脱扣装置动作。《国家电网公司防止变电站全停十六项措施(试行)》中明确规定：“运行中站用电系统采用具有低电压自动脱扣功能的断路器时，应对该类断路器脱扣设置一定延时，防止因站用电系统一次侧电压瞬时跌落造成脱扣。”

二、低压脱扣装置适用性分析

低压脱扣装置的效用是通过断开进线开关保证在电压下降时保护用电设备，主要包括防止电压下降损坏电压敏感型负荷，现就其对主要电压敏感型负荷的保护效用做适用性分析。

低压脱扣效用主要是在通过断开进线开关保证在电压下降时保护用电设备，主要包括防止电压下降损坏电压敏感型负荷，现就其对主要电压敏感型负荷的保护效用做适用性分析。

2.1对电机负荷的影响

变电站电机负荷主要有变压器冷却器用电机、消防水泵电机等，站用电系统400V电压降较大时，电机定子绕组电流增大、绕组过热，严重的可将电机烧毁。因此《变压器导则》明确规定：“冷却器用电机控制回路应带有过热和低压接触器，在电压较低时接触器会自动断开电源。”以ABB变压器冷控回路为例，其回路中设有电源相序保护器PHR，当检测到冷却器电源异常时，相序保护器动作，跳开电机控制回路，并向监控发送信号，消防水泵电机控制回路也有类似功能的电压保护装置。

因此对于电机负荷，400V进线低压断路器不必配置低压脱扣装置。

2.2对直流充电模块负荷的影响

电压敏感型负荷中还有一个比较重要的是直流充电模块电源，正常供电电压范围为85%~115%。电压低于85%以后，充电模块停止工作，变电站直流系统切换至蓄电池供电的模式。《国家电网公司防止变电站全停十六项措施(试行)》中明确规定：“每组充电装置的两路输入交流电源应取自站内两个不同的站用电电源，两路输入交流电源应具有备用电源自动投切装置”，当电力系统出现短路故障时，一般只会导致一路站用电源电压降低，另一路站用电源因取自不同母线或其他站点，一般不受影响，故备用电源自动投切装置动作跳开异常站用电源后，自动投入正常路站用电交流电源，直流充电模块工作恢复正常。

因此对于直流充电模块负荷，400V进线低压断路器不必配置低压脱扣装置。

三、结论

电压敏感型负荷自身控制回路完善，电源电压异常时不会导致相关设备损坏或功能异常，因此我们建议：

3.1对于新增工程，建议低压断路器不安装低压脱扣器；

3.2对于已有工程，如果进线开关装有瞬时低压脱扣器，建议尽快拆除；如果装有带延时的低压脱扣器，建议结合大修技改工程逐步拆除，在拆除以前，延时继电器动作时间整定值应保证能够躲过外部电网故障。

参考文献

[1]耿亚明，黄霖，朱增玮.400伏低压开关通用型脱扣装置的研究与应用.山东工业技术.2015年21期.197-197.

[2]何剑军，李建斌.电网事故及异常影响负荷计算方法探讨.科技与创新.2015年19期.78-79.