一起低压配电系统负荷接地短路造成越级跳闸的故障分析及处理方法

靳朝阳

河北国华定州发电有限责任公司 河北 定州 073000

1 设备简介

1.1 基本参数

1.3 故障前运行工况 02水处理PC段运行正常，进线开关运行电流157A。02水处理PC段下级所有负荷运行正常，无异常报警信号发生。

2 事故概况

2.1 事故经过 2020-09-01，某电厂02水处理PC段工作进线开关由于零序保护动作跳闸，经检查02水处理PC段进线开关保护单元故障信息，就地显示故障动作电流1172A，通过排查发现02水处理PC段下级负荷02小雨水泵电机对地绝缘为零。由于零序电流值未超过小雨水泵电源开关速断保护定值而未动作跳闸。但零序电流值已超过02水处理PC段工作进线开关零序保护定值，时间也已超过设定值0.4S，因此造成02水处理PC段工作进线开关零序保护动作跳闸。

如图1所示:

图1

2.2 事故原因分析 造成02水处理PC段工作进线开关越级跳闸的主要原因:是02小雨水泵电机电源开关额定电流160A，速断保护定值1250A(不可调)，且无零序保护。与02水处理PC段工作进线开关零序保护定值1120A(0.7In)不能有效配合。当零序电流大于1120A而小于1250A时，0.4S就会造成进线开关跳闸，如果零序电流大于1250A，02小雨水泵电机电源开关速断动作跳闸，切除故障，不会造成02水处理PC段工作进线开关越级跳闸。

3 改进措施

3.1 改进背景 该厂低压配电系统的开关主要采用的是施耐德生产的MT型、NS型空气断路器和常熟开关厂生产的CM型空气断路器。其中MT型空气断路器用于电流较大的负荷和配电柜进线电源，此种开关带有接地保护功能的6.0A智能保护单元。接地电流的最大整定值为智能保护单元的额定电流。NS型和CM型空气断路器用于小电流负荷的控制，其中NS型空气断路器有过热电磁脱扣器TMxxD和电机保护用脱扣器MAxx。过热电磁脱扣器TMxxD的瞬时短路保护值为定值，不可调整。电机保护用脱扣器MAxx短路保护值为6-14In可调(In为电机保护用脱扣器的额定电流)。CM型空气断路器的瞬时短路保护值为10Ir不可调(Ir为开关的额定电流)。以NSX160外观结构举例如图2所示:

图2

当NS型和CM型空气断路器的瞬时短路电流值大于MT型空气断路器的最大接地保护电流整定值时，就有可能造成开关的越级跳闸。例如配电柜进线开关为MT08H型空气断路器，保护单元6.0A，In=800 A(In为额定电流)。当时整定值为252A，某排水泵电机电源开关用的是NS80H型空气断路器，电机保护用脱扣器MA50(In=50A)，整定值6In=300A.就是说下级开关的整定值大于上级开关的整定值，当该排水泵电机发生接地短路时，就有可能造成开关的越级跳闸。

该厂所用MT开关的智能保护单元为6.0A型，它具有长延时过流、短延时速断、瞬时速断、接地保护功能。但对于它的长延时过流保护主要是保护电动机的过负荷，由于长延时过流保护值整定时只能在0.4～1In(In为智能保护单元的额定电流)区间内整定，且每一个整定值之间相差10%In。与电动机实际的过负荷值相差很大，这对于保护电机很不利。

3.2 改进方案 为了防止下级负荷故障造成上级进线开关越级跳闸，需要对400V配电柜所带负荷进行盘点，对每个速断保护定值大于上级进线开关零序保护整定值的负荷加装零序接地保护，加装的零序保护定值与上级进线开关零序保护整定值相配合。具体保护改造方案如下:

在负荷出线电缆上加装零序电流互感器，在塑壳断路器上加装分励线圈，然后再通过一个电流继电器将零序电流互感器和分励线圈联系起来，组成一个零序电流保护装置。当负荷出线电流I1变化时，电流互感器(CT)二次侧电流I2随I1成正比变化，并将I2输入到电流继电器(KA)线圈中。当I2达到电流继电器设定值In(I2=In)时，电流继电器(KA)常开辅助节点闭合，空气断路器分励线圈(TQ)通电，空气断路器(QB)跳闸，具体接线如图3所示:

图3

确定改造方案以后，还需要多次试验:在安装零序接地保护之前，对所需改造的负荷进行反复的调查、计算。最后确定所需改造的负荷名称及数量。在改造过程中，应对电流继电器、分励线圈、电流互感器进行严格的检查和校验，特别是对电流继电器必须进行模拟试验，保证动作可靠率100%。

4 结束语

低压配电系统负荷短路造成越级跳闸现象时有发生，该类事故会使故障范围进一步扩大，给日常安全生产带来巨大威胁，严重影响供电系统的安全稳定运行。从以往的事故案例来看，有很多低压设备短路造成越级跳闸大多由下级保护定值偏大、下级保护动作时间偏长、保护装置本身故障拒动所致，所以配电系统检修过程中的保护定值校验工作非常重要。本次故障分析与技改工作方案，采用的零序电流互感器配合分励线圈的组合式零序电流保护装置，不仅排除了上、下级保护定值不匹配的隐患，同时也为像NS类型的塑壳空气断路器加装零序电流保护装置的方法提供了成熟的经验。