董益江等

【摘 要】本文分析了發(fā)生在我廠一低壓配電室全所失電的事故原因，提出了其相應的防范措施。

【關鍵詞】繼電保護；備自投；變壓器；短路故障

1.事故原因經(jīng)過

我廠某生產(chǎn)車間因新增了一臺電動機，需要在其0.4kV配電室I段將電機的動力電纜及控制電纜從電機柜（不可抽出型）引出。當動力電纜接完后，施工人員接二次控制回路時，因不慎，將二次電線觸到了空開上側(cè)的帶電分支母排，引發(fā)0.4kV單相接地短路。之后故障所在段1#變壓器高壓斷路器因繼電器動作出口跳閘，I段低壓進線失電，母聯(lián)合，由于故障仍存在，累及2#變壓器高壓斷路器跳閘，該0.4kV配電室全所失電。

1.1 致使該0.4kV配電室全所失電的原因現(xiàn)分析如下：

引發(fā)事故的生產(chǎn)車間配電系統(tǒng)單線圖如圖（一）所示：

圖（一）

圖中：ATS為母聯(lián)備自投。

在該配電系統(tǒng)中，A點6kV母線三相短路時，其次暫態(tài)短路電流為13.7357kA（系統(tǒng)在最大運行方式下），9.9013kA（系統(tǒng)在最小運行方式下）；1#、2#變壓器的容量為1250kVA，額定電流為120.3/1804A，短路電壓百分比Uk=4.67%；B點0.4kV母線三相短路時，其次暫態(tài)短路電流（折算到6kV側(cè)）為2.0543kA（系統(tǒng)在最大運行方式下），1.9421kA（系統(tǒng)在最小運行方式下）；0.4kVI、II段進線采用的是Moller的框架式斷路器（額定電流In=2500A），內(nèi)置保護模塊。

1.2 變壓器高壓側(cè)、0.4kV I、II段進線的保護整定為：

1.2.1 1#、2#變高壓側(cè)整定為（CT：150/5；二次接地CT：800/5；保護單元：SPAJ140C ABB造）：

a、速斷保護：I>>=5.38In（In為CT的額定值），t=0.04s。

b、過流保護：I>=1.0In（In為CT的額定值），電流-時間曲線（Very inverse-time characteristics）可用用下式表示：

t=0.7*13.5/[（I/I>）-1] 式（1）

式中：I為運行電流；I>為啟動電流（I>=1.0In）；

當I=2I>時，t=0.7*13.5/[2-1]=9.45s

當I=3I>時，t=0.7*13.5/[3-1]=4.725s

當I=4.485I>時，t=0.7*13.5/[4.485-1]=2.71s

c、變壓器二次接地保護：I>=0.65In （In為二次接地CT的額定值），電流-時間曲線（Normal inverse-time characteristics）可用用下式表示：

t=0.31*0.14/[（I/I>）0.02-1] 式（2）

式中：I為運行電流；I>為啟動電流；

當I=2I>時，t=0.31*0.14/[20.02-1]=3.109s

當I=4I>時，t=0.31*0.14/[40.02-1]=1.544s

1.2.2 0.4kVI、II段進線框架式斷路器整定為

a、速斷保護：I>>=10In（In=2500A），t=0.4s

b、過流保護：I>=1.0In（In=2500A），t=30s

當圖（一）中C點發(fā)生單相接地短路故障時，若不考慮過渡電阻，其故障電流接近0.4kV母線單相接地短路故障電流，該值大約為（按系統(tǒng)最小運行方式計）：

Ifault=I（1）k*n（n為變壓器的變比：6.3/0.4）=√3*1.9421*6.3/2*0.4=26.49kA

將Ifault代入式（2）可得該電流在變壓器二次接地保護繼電器的出口時間為：

t =0.31*0.14/[（26.49*1000/0.65*800）0.02-1]≈0s

因為0.4kV I、II段進線框架式斷路器保護模塊對速斷、過電流的整定都為定時限，Ifault在其上的時間為0.4s，所以，當圖（一）所示的C點發(fā)生單相接地故障時，變壓器高壓側(cè)SPAJ140C先動作，驅(qū)動變壓器高壓斷路器跳閘回路而使低壓一段進線失電。其根本原因是低壓進線的保護和變壓器高壓側(cè)保護無法合理配合所致。

另外，該配電室全所失電的原因除了上述保護上的配合不佳外，還有變壓器高壓側(cè)事故總出口沒能完全閉鎖低壓備自投回路也是原因之一。該配電室0.4kV事故閉鎖信號只有來自0.4kVI、II段進線斷路器上的過流、速斷故障出口節(jié)點，如圖（三）所示。而沒有變壓器高壓側(cè)故障出口節(jié)點。這樣，當故障情況下發(fā)生越級跳閘導致一段失電時，低壓進線因低壓而跳閘，此時備自投啟動，低壓母聯(lián)斷路器合閘，若故障仍然存在，同樣會發(fā)生越級跳閘現(xiàn)象，致使另一變壓器跳閘而使全所失電。

圖（三）

圖中：K86為事故總出口

2.為避免類似故障的發(fā)生，該系統(tǒng)應作如下完善

2.1 低壓進線的保護不用斷路器內(nèi)置保護模塊所帶的保護，為便于上、下級保護的合理配置，防止事故時越級現(xiàn)象的發(fā)生，應將低壓進線的保護換為繼電器保護，并且繼電器的類型和變壓器的高壓側(cè)保護用繼電器保持一致。這樣，在0.4kV母線及其下級發(fā)生故障時，相同故障下，只要低壓進線、變壓器高壓側(cè)之間的保護曲線的斜度一樣，相同故障電流下二者有0.3-0.5s的級差，就可避免事故越級現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 低壓母聯(lián)上的備自投（ATS）回路不僅應將0.4kV進線的事故閉鎖信號引入，也應將變壓器高壓側(cè)事故閉鎖信號引入，這樣，當0.4kV母線及其下側(cè)發(fā)生事故越級而導致低壓進線失電時，保證0.4kV母聯(lián)上的備自投不動，從而防止事故時停電范圍的擴大。改進后的備自投閉鎖回路如下圖（四）所示：

圖（四）

但是，備自投閉鎖回路改為上圖（四）后，該系統(tǒng)存在以下問題：當0.4kV進線上側(cè)和變壓器高壓側(cè)斷路器下側(cè)間發(fā)生故障，導致低壓一段進線失電時，備自投因上述二個方面的閉鎖而不動，這會使配電室半所失電。然而，相對因事故越級導致事故擴大而損壞設備來講，我認為，將變壓器高壓側(cè)及低壓進線的事故閉鎖信號全面引入備自投回路還是更可取的！ [科]

【參考文獻】

[1]工業(yè)企業(yè)供電.冶金工業(yè)出版社.

[2]許建安.繼電保護整定計算.北京：水利水電出版社，2001.