东莞电网低压脱扣器配置策略分析

李海涛 谢伟伦 李世亨 刘 平 欧阳森

（1.广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523120；2.华南理工大学电力学院，广东 广州 510640）

0 引言

电压暂降目前己成为很多发达国家面临的居第一位的电能质量问题，随着我国国民经济的发展，其重要性将迅速提升，并可能上升为居第一位的电能质量问题。随着电网中的电压暂降日渐增多，电网公司、电力用户都开始日渐重视。目前，供电部门在配网中广泛采用具有欠压（失压）脱扣功能的低压断路器来保证供电可靠性指标。低压断路器中配置的低压脱扣器（以下简称低压脱扣器）对电压暂降十分敏感，当电网发生电压暂降时，低压脱扣器可在10ms 左右动作。

2012年5月5日，东莞电网220kV 东黎甲线发生A、B 相间短路接地故障，60ms 后故障切除；故障期间，横沥片区110kV 元浦双线也相继发生了相间故障，重合闸动作成功，恢复双线运行。EMS 系统显示，此次相间短路事故前东莞电网负荷为8276MW，而由相间短路故障引起的大范围电压暂降导致了东莞电网约747MW 的负荷发生了低压脱扣器跳闸事件。此次主网事故对电网运行影响非常大，由于节点电压大幅跌落，低压脱扣器动作跳闸导致了大量负荷损失，负荷损失达到了东莞电网总负荷的9.03%。

本论文采取现场调查、多方收资与研究分析相结合的方法，具体工作是按照用电客户受电端开关设备与控制负荷的相关功能和配置要求，从低压开关设计与制造、受电工程设计与应用选型配置、用电客户运行维护等环节，调查收集相应的技术资料和实际应用信息，在此基础上整理分析对电压敏感元件的应用功能需求，并根据设计制造依据和行业生产技术现状、工程设计配置技术规范和设计应用情况、用户运行管理实情分析总结电压暂降对低压脱扣器的影响，研究应对措施。

1 用户调研

由于客观原因及工作时间有限，调研区域无法百分百覆盖所有的用户，用户调研收资区域的选择遵循以下两个原则：

（1）属负荷中心区，用户量大、行业类型多，有代表性；

（2）受电压暂降事件影响较大，特别是近期受影响较显著；

按上述原则，选择东莞地区110kV 塘厦站、110kV 凤岗站地区用户作为调研对象进行分析。

图1 东莞塘厦站用户侧低压脱扣器调研情况

对塘厦站用户资料进行统计后得知：塘厦站共有用户377 户，普查数量357 户，普查覆盖率达到95%；塘厦站的负荷低压脱扣器的动作延时主要是0～300ms，其他为500ms 以上，没有用户的低压脱扣器延时整定在300ms～500ms 之间。图1 给出了详细统计情况，图中比例按负荷比例计算。

图2 东莞凤岗站用户侧低压脱扣器调研情况

统计凤岗站用户材料后得知：凤岗站有用户413 户，普查数量为412 户，普查覆盖率达到99.8%，凤岗站负荷以工业为主，低压脱扣器延时配置方面，500ms 以上或已退出的比例最大，约有29.9%的负荷退出了低压脱扣器。图2 给出了详细统计情况，图中比例按负荷比例计算。

2 开关厂家调研

根据对东莞地区主要开关厂家调研，得到东莞地区常用低压开关以及相应的低压脱扣器的配置情况，见表1 所示。

表1 目前东莞地区常用低压开关及相应的低压脱扣器配置情况

从上表可看出，目前常用框架式开关的低压脱扣器的交流额定电压一般为380V、220V，一般都可带延时模块，通常延时范围通常为0.5～5s。

3 低压脱扣器配置方式分析

3.1 配置瞬时型低压脱扣器

据调研，目前应用中的低压开关中配有的低压脱扣器，相当一部分采用的是瞬时型，即不带延时模块的。然而，配置瞬时型低压脱扣器存在的问题有：

（1）电网瞬时波动、闪变或正常操作可能会引起低压脱扣器动作，造成用户或者用电设备突然断电，影响用户的生产；

（2）电压暂降时，非故障系统的低压脱扣器动作会导致损失大量负荷，从而使非故障电路的断路器动作跳闸，负荷大量损失，从而导致系统频率上升，可能发生高周切机，甚至高周解列；

（3）线路故障跳闸、限电、检修等情况下，0.4kV 低压断路器也会因低压脱扣器动作而跳闸，必须由人工对低压断路器进行合闸操作后电路才能复电，工作量大，降低了供电的连续性。

3.2 配置延时型低压脱扣器

低压脱扣器配置延时模块的作用是通过加装延时元器件使低压脱扣器在电网发生电压暂降事件时经过适当延时后动作，合理避开部分暂态事件影响，减少用户平均停电时间，提高用户供电可靠性。

低压脱扣器配置延时模块的国标依据为GB/T 16895.10-2010（《低压电气装置》），其明确规定：“如果被保护用电器具的运行方式允许短暂断电或失压而无危险，欠电压保护器可延时动作”。实际中，配置延时模块需要考虑以下几个方面：

（1）电网各电压等级故障的持续时间

500kV 等级系统一旦发生短路故障，系统短路故障持续时间不超过100ms，通常＜80ms；220kV 等级的系统短路故障，系统短路故障持续时间不超过120ms，通常＜80ms；10kV 系统的短路故障一般只会影响到同一变电站的10kV 系统，影响范围是局部的，不会对电网有很大的冲击，短路故障持续时间一般不超过500ms。

（2）电能质量监测系统事件统计

广东电网公司的电能质量监测主站目前有212个监测点，图3 是2012年1月至2012年9月期间有电压暂降事件时监测点残压低于70%（选择残压低于70%的原因是国标GB14048.1-2006 中对低压脱扣器动作范围的规定）的电压事件柱状图，电压事件统计情况见表2。

图3 电能质量监测点残压低于70%的电压事件柱状图

表2 广东电网2012年1～9月残压低于70%的电压事件统计

从表2 中可以看出，广东电网2012年1月至9月期间，在220kV及以上电网的212个监测点共监测到残压低于70%的电压暂降事件共930个，其中82.8%的事件持续时间＜500ms。因此，低压脱扣器设置500ms 的延时后，理论上可使低压开关避开82.8%的电压暂降事件，而不发生跳闸。

4 应对措施

4.1 电力用户

考虑到用电客户受电设备的数量与多样性，电网电压暂降或者电压暂降后的恢复过程中出现危害人身和财产安全的风险极高，在受电工程设计选型和运行使用中，应认真分析应用需求，不宜随意弃用或拆除低压脱扣器；可能的话，应选择加装延时模块。原则如下：

（1）对于居民住宅小区、办公机构、商场及其他场合（包括医院、酒店、学校等）等，在电压下降及随后电压恢复过程中对人员和设备安全造成危险的情况，应当安装低压脱扣器；如果该风险可以接受，则不要求安装低压脱扣器。如安装低压脱扣器，建议配置延时模块，且延时设置不小于1s。

（2）对工业用户，应安装低压脱扣器并配置延时模块，尤其是对有精密仪器、精密电子器械、机械机电、磨具、五金制品等对电能质量要求较高的用电负荷，应严格按照设备要求配置低压脱扣器和延时模块，建议延时设置为0.5s 及以上。

（3）退出低压脱扣器等同于加无穷大延期。这一措施应谨慎使用，且应在确保设备及人身安全的前提下，知会用户，签订同意书，并在开关醒目位置粘贴安全警示标志，提醒自复电危险等内容字样。

4.2 供电部门

（1）建议供电管理部门牵头，相关技术部门协调配合，研究完善对用户设备入网的技术管理规定，根据用户的不同负荷性质分类，有针对性地配置安装合适低压脱扣器。

（2）用户入网时供电局应向用户说明电网能提供的电能质量信息，如果用户对电能质量有更高的要求，用户可自行配备各种补偿装置，以提高用户处的电能质量。

（3）增强优化电网结构，提高供用电设备可靠性和运行操作质量，降低电网故障几率、缩短故障切除时间。

4.3 设计部门

设计部门应重视并细化用户受电工程设计工作。在用户受电工程设计时应该全面准确了解用电设备性能，分析用电系统及设备对电压暂降敏感情况，作为设计低电压保护功能的依据。认真贯彻执行相关技术标准和管理规定，按实际需求做好受电开关保护设计配置工作。

4.4 开关制造商

由调研情况可知，低压脱扣器的尺寸和使断路器脱扣的脱扣力都没有统一标准，厂家生产的脱扣机构的脱扣力不一样，脱扣装置和断路器之间不能任意配合，必须由断路器厂根据本厂生产的断路器性能选择合适的脱扣装置，建议改进低压脱扣器和延时模块的设计制造标准，提高其兼容性。

［1］王玲，徐柏榆，王奕，等.东莞地区负荷低压脱扣事故分析[J].广东电力，2013，26(2):30-32.

［2］欧阳森，袁金晶，雷荣立，等.基于计量自动化系统的低压脱扣器智能分析系统设计及其应用[J].低压电器，2012，21:17-19.

［3］王永忠.断路器欠压脱扣器的优化设计[J].低压电器，2012，2:17-18.

［4］江宇，夏勇，张斌，等.高压线路故障产生电压暂降的特性及对敏感负荷设备的影响[J].电气自动化，2012，34(4):53-57.

［5］迟长春，任晓明，武一.具有过电压保护功能的欠电压脱扣器[J].上海电机学院学报，2012:15(5):287-289.