高翔

摘 要：目前低壓配電網(wǎng)及用戶側(cè)斷路器上一般都安裝了低壓脫扣裝置，這類低壓或失壓保護裝置能夠在供電電壓發(fā)生電壓暫降或中斷時，避免用戶設(shè)備損壞。但是當(dāng)鄰近的高壓輸電網(wǎng)發(fā)生接地或相間短路故障時，電網(wǎng)配置的速動保護裝置盡管正確動作，在最快的時間內(nèi)將故障隔離，大量的低壓脫扣裝置可能無延時或瞬時動作，從而導(dǎo)致大范圍的負(fù)荷瞬間損失，并可能導(dǎo)致系統(tǒng)頻率波動甚至引發(fā)更大范圍的電網(wǎng)事故。介紹了廣東電網(wǎng)近年來因低壓脫扣導(dǎo)致負(fù)荷損失的2起典型事故，通過EMS事故追憶、PMU等工具對事故進行了分析，討論了低壓脫扣裝置對電網(wǎng)的影響，最后對低壓脫扣裝置的管理工作及類似事故的防范措施提出了建議。

關(guān)鍵詞：低壓脫扣 電壓暫降 負(fù)荷損失

隨著電力工業(yè)的發(fā)展和對電能依賴性的提高，用戶對電能質(zhì)量及電能可靠性的要求已經(jīng)不能簡單以供電中斷的次數(shù)和時間長短來評價，不僅供電的中斷會對生產(chǎn)造成影響，供電電壓的波動、降落也會對一些生產(chǎn)過程和用電設(shè)備產(chǎn)生影響。為保護用戶自身設(shè)備，在低壓配電網(wǎng)及用戶側(cè)低壓斷路器中，用戶大多安裝了低壓、失壓脫扣保護裝置。

在低壓配電網(wǎng)局部發(fā)生故障或者電壓波動時，因低壓或失壓導(dǎo)致脫扣保護裝置動作的范圍往往限于局部，對電網(wǎng)的沖擊影響相對很小。但是目前的低壓脫扣裝置缺乏管理及標(biāo)準(zhǔn)，其動作整定值往往偏低，基本沒有延時。隨著近年來廣東省經(jīng)濟和電網(wǎng)的迅速發(fā)展，廣東電網(wǎng)尤其是珠三角地區(qū)電網(wǎng)呈現(xiàn)負(fù)荷重、密度大、供電半徑小等特點。

1 電壓暫降及低壓脫扣裝置

電壓暫降，又稱電壓驟降、電壓凹陷或電壓跌落，按照電氣與電子工程師協(xié)會IEEE的定義，是指工頻條件下電壓均方根值減小到0.1～0.9倍額定電壓之間、持續(xù)時間為0.5周波（以我國工頻50 Hz算，1周波是20 ms）至1 min的短時間電壓變動現(xiàn)象。電壓暫降的幅值、持續(xù)時間和相位跳變是標(biāo)稱電壓暫降的最重要的三個特征量。

為避免電壓暫降或中斷對設(shè)備可能造成的影響甚至損害，在低壓配電網(wǎng)及用戶側(cè)饋出線斷路器中，往往配置了低壓或失壓脫扣保護裝置，在工作電壓低于額定電壓一定程度時，促使線圈脫扣，切斷負(fù)荷，以保護設(shè)備。其工作原理為：當(dāng)電壓正常（85%～110%額定電壓）時，欠壓脫扣器的銜鐵被其鐵芯吸住，斷路器處于運行（閉合）狀態(tài)；當(dāng)電壓降低到70%額定電壓以下時，欠壓脫扣器的鐵芯電磁吸力減少（吸不住銜鐵），銜鐵脫開并帶動拉桿撞擊斷路器的脫扣桿，使斷路器跳閘。

2 典型事故

2009年10月3日23：47分，500 kV穗橫甲線發(fā)生A、C相間故障（穗東站主一、主二縱聯(lián)保護正確動作，測距29.7 km；橫瀝站：主一、主二縱聯(lián)保護正確動作，測距16.4 km，跳三相）。故障期間電壓瞬間降低，導(dǎo)致相鄰的橫瀝、東莞、增城片區(qū)損失部分負(fù)荷。

首先，根據(jù)PMU波形及故障錄波，受500 kV穗橫甲線兩側(cè)A、C相間故障的影響，橫瀝站、東莞站、增城站的500 kV和220 kV母線A、C相電壓均出現(xiàn)大幅跌落。其中橫瀝站母線電壓跌落最嚴(yán)重，故障期間，跌落至0.55 pu（見圖1）；其次是東莞站和增城站，故障期間分別跌至0.61 pu、0.66 pu。各站母線的B相電壓波形平穩(wěn)，沒有突變。橫瀝、東莞、增城三站母線電壓的跌落直接造成了供電片區(qū)220 kV變電站母線電壓降低，最終導(dǎo)致了用戶終端電壓的瞬間下降，三站所供220 kV片網(wǎng)負(fù)荷損失總共170 MW左右。

3 事故分析

通過事后統(tǒng)計分析可知，前述故障的保護裝置正確動作，但是仍導(dǎo)致大量負(fù)荷損失，其主要原因正是系統(tǒng)電壓在事故過程中瞬間降低，用戶側(cè)設(shè)備低電壓、失壓保護或脫扣裝置動作跳閘所致。同時，用戶側(cè)安裝的低壓保護或脫扣裝置大多沒有安裝延時回路或者延時回路時間整定為0 s，導(dǎo)致故障時用戶側(cè)低壓保護或脫扣裝置在故障期間瞬時動作。從事后的初步調(diào)查結(jié)果來看，目前，絕大部分用戶的380 V進線斷路器都求安裝了低壓脫扣或類似的失壓保護裝置，基本已經(jīng)成為了一種常規(guī)的、典型的配置[3]。但是對于低壓保護動作定值卻缺乏管理，沒有根據(jù)用戶的類型及要求進行整定，大部分的低壓動作定值過低。有些用戶和供貨廠家出于成本上的考慮，沒有安裝延時回路，而配置了延時回路的延時時間整定一般也是出廠時的廠家默認(rèn)值（一般的廠家默認(rèn)值會整定為0 s）。

從保護某些重要尖端的用戶設(shè)備來說，安裝這種低壓脫扣裝置是必要的，但是如果所有或大部分的用戶均安裝這種低壓脫扣裝置，而且無延時或延時時間極短，動作電壓也較低，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障保護快速正確切除的擾動時，可能會導(dǎo)致周邊低壓脫扣裝置大規(guī)模、無序地動作，不僅造成用戶供電中斷，反過來也將給電網(wǎng)帶來極大沖擊，甚至可能引發(fā)連鎖事故并最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

4 結(jié)論及建議

盡管近年來繼電保護裝置動作時間越來越快，但是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生接地短路或相間短路故障時，保護的動作仍不可避免存在延時。從故障發(fā)生時刻到保護切除時刻，鄰近的電網(wǎng)供電電壓會出現(xiàn)短時的電壓暫降，雖然電網(wǎng)內(nèi)的低壓減載安全自動裝置不會動作，但是用戶出于保護自身設(shè)備及電壓質(zhì)量目的而安裝的低壓保護脫扣裝置在電網(wǎng)發(fā)生故障、電壓瞬間降低時卻可能動作，尤其是負(fù)荷密集的重負(fù)荷地區(qū)，可能造成大量負(fù)荷損失，并進一步加劇電網(wǎng)的頻率波動、事故擴大。

參考文獻

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