配电网及用户侧低压脱扣保护装置对电网的影响分析及建议

高翔

摘 要：目前低压配电网及用户侧断路器上一般都安装了低压脱扣装置，这类低压或失压保护装置能够在供电电压发生电压暂降或中断时，避免用户设备损坏。但是当邻近的高压输电网发生接地或相间短路故障时，电网配置的速动保护装置尽管正确动作，在最快的时间内将故障隔离，大量的低压脱扣装置可能无延时或瞬时动作，从而导致大范围的负荷瞬间损失，并可能导致系统频率波动甚至引发更大范围的电网事故。介绍了广东电网近年来因低压脱扣导致负荷损失的2起典型事故，通过EMS事故追忆、PMU等工具对事故进行了分析，讨论了低压脱扣装置对电网的影响，最后对低压脱扣装置的管理工作及类似事故的防范措施提出了建议。

关键词：低压脱扣 电压暂降 负荷损失

随着电力工业的发展和对电能依赖性的提高，用户对电能质量及电能可靠性的要求已经不能简单以供电中断的次数和时间长短来评价，不仅供电的中断会对生产造成影响，供电电压的波动、降落也会对一些生产过程和用电设备产生影响。为保护用户自身设备，在低压配电网及用户侧低压断路器中，用户大多安装了低压、失压脱扣保护装置。

在低压配电网局部发生故障或者电压波动时，因低压或失压导致脱扣保护装置动作的范围往往限于局部，对电网的冲击影响相对很小。但是目前的低压脱扣装置缺乏管理及标准，其动作整定值往往偏低，基本没有延时。随着近年来广东省经济和电网的迅速发展，广东电网尤其是珠三角地区电网呈现负荷重、密度大、供电半径小等特点。

1 电压暂降及低压脱扣装置

电压暂降，又称电压骤降、电压凹陷或电压跌落，按照电气与电子工程师协会IEEE的定义，是指工频条件下电压均方根值减小到0.1～0.9倍额定电压之间、持续时间为0.5周波（以我国工频50 Hz算，1周波是20 ms）至1 min的短时间电压变动现象。电压暂降的幅值、持续时间和相位跳变是标称电压暂降的最重要的三个特征量。

为避免电压暂降或中断对设备可能造成的影响甚至损害，在低压配电网及用户侧馈出线断路器中，往往配置了低压或失压脱扣保护装置，在工作电压低于额定电压一定程度时，促使线圈脱扣，切断负荷，以保护设备。其工作原理为：当电压正常（85%～110%额定电压）时，欠压脱扣器的衔铁被其铁芯吸住，断路器处于运行（闭合）状态；当电压降低到70%额定电压以下时，欠压脱扣器的铁芯电磁吸力减少（吸不住衔铁），衔铁脱开并带动拉杆撞击断路器的脱扣杆，使断路器跳闸。

2 典型事故

2009年10月3日23：47分，500 kV穗横甲线发生A、C相间故障（穗东站主一、主二纵联保护正确动作，测距29.7 km；横沥站：主一、主二纵联保护正确动作，测距16.4 km，跳三相）。故障期间电压瞬间降低，导致相邻的横沥、东莞、增城片区损失部分负荷。

首先，根據PMU波形及故障录波，受500 kV穗横甲线两侧A、C相间故障的影响，横沥站、东莞站、增城站的500 kV和220 kV母线A、C相电压均出现大幅跌落。其中横沥站母线电压跌落最严重，故障期间，跌落至0.55 pu（见图1）；其次是东莞站和增城站，故障期间分别跌至0.61 pu、0.66 pu。各站母线的B相电压波形平稳，没有突变。横沥、东莞、增城三站母线电压的跌落直接造成了供电片区220 kV变电站母线电压降低，最终导致了用户终端电压的瞬间下降，三站所供220 kV片网负荷损失总共170 MW左右。

3 事故分析

通过事后统计分析可知，前述故障的保护装置正确动作，但是仍导致大量负荷损失，其主要原因正是系统电压在事故过程中瞬间降低，用户侧设备低电压、失压保护或脱扣装置动作跳闸所致。同时，用户侧安装的低压保护或脱扣装置大多没有安装延时回路或者延时回路时间整定为0 s，导致故障时用户侧低压保护或脱扣装置在故障期间瞬时动作。从事后的初步调查结果来看，目前，绝大部分用户的380 V进线断路器都求安装了低压脱扣或类似的失压保护装置，基本已经成为了一种常规的、典型的配置[3]。但是对于低压保护动作定值却缺乏管理，没有根据用户的类型及要求进行整定，大部分的低压动作定值过低。有些用户和供货厂家出于成本上的考虑，没有安装延时回路，而配置了延时回路的延时时间整定一般也是出厂时的厂家默认值（一般的厂家默认值会整定为0 s）。

从保护某些重要尖端的用户设备来说，安装这种低压脱扣装置是必要的，但是如果所有或大部分的用户均安装这种低压脱扣装置，而且无延时或延时时间极短，动作电压也较低，当电网发生故障保护快速正确切除的扰动时，可能会导致周边低压脱扣装置大规模、无序地动作，不仅造成用户供电中断，反过来也将给电网带来极大冲击，甚至可能引发连锁事故并最终导致系统崩溃。

4 结论及建议

尽管近年来继电保护装置动作时间越来越快，但是当电网发生接地短路或相间短路故障时，保护的动作仍不可避免存在延时。从故障发生时刻到保护切除时刻，邻近的电网供电电压会出现短时的电压暂降，虽然电网内的低压减载安全自动装置不会动作，但是用户出于保护自身设备及电压质量目的而安装的低压保护脱扣装置在电网发生故障、电压瞬间降低时却可能动作，尤其是负荷密集的重负荷地区，可能造成大量负荷损失，并进一步加剧电网的频率波动、事故扩大。

参考文献

[1]国家标准.GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备[S].2006.

[2]杨雄平，罗向东，李扬絮.一起复杂相间接地短路故障引起的负荷损失事故分析[J].广东电力，2009，22（2）：63-67.

[3]武晓朦，刘健，毕鹏翔.配电网电压稳定性研究[J].电网技术，2006，30（24）：31-35.

[4]陈为化，江全元，曹一家.基于神经网络集成的电力系统低电压风险评估[J].电网技术，2006，30（17）：14-18.