變電站空氣開(kāi)關(guān)誤跳閘技術(shù)分析

摘 要：空氣開(kāi)關(guān)是一種低壓保護(hù)電器，起短路、過(guò)載和失壓保護(hù)作用，在變電站低壓、二次回路中得到廣泛的應(yīng)用。其性能好壞直接影響到變電站低壓、二次回路的安全可靠工作。文章重點(diǎn)論述了空氣開(kāi)關(guān)的相關(guān)知識(shí)及變電站交、直流空氣開(kāi)關(guān)的配置及由空氣開(kāi)關(guān)誤跳引起的事故分析。

關(guān)鍵詞：變電站；空開(kāi)誤跳；技術(shù)分析

自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)是電路中的保護(hù)元件。它既能帶負(fù)荷通、斷電路，又能在電路過(guò)負(fù)荷、短路和失壓時(shí)自動(dòng)跳閘。

1 電弧的特性及熄滅

1.1 交流電弧的特性及熄滅

（1）交流電弧每一周期，電流過(guò)零兩次，電弧自然過(guò)零時(shí)將自動(dòng)熄滅，但下半周期隨著電壓的升高，電弧會(huì)重燃。若電流過(guò)零時(shí)，電弧不再重燃，電弧就此熄滅。（2）交流電弧的熄滅取決與弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程與弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程快慢。（3）交流電弧的滅弧方法。

a.提高觸頭的分閘速度；b.采用多斷口滅??；c.吹??；d.利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅??；e.利用短弧原理滅??；f.磁吹；g.高壓力氣體介質(zhì)滅?。籬.真空滅弧。

1.2 直流電弧的特性及熄滅

（1）由于直流電流的特點(diǎn)直流電弧不會(huì)過(guò)零，因此，直流電弧的熄滅比交流電弧要困難。將長(zhǎng)弧沿垂直方向切割成多段電弧串聯(lián)，每一段即構(gòu)成一個(gè)短弧，獲得一個(gè)陰極區(qū)壓降。如果加在觸頭間的電壓小于各段短弧的陰極電壓之和，則電弧就不能維持而熄滅。（2）直流電弧的熄滅條件：a.加大觸頭的分?jǐn)嗑嚯x、將長(zhǎng)弧切割為短弧，拉長(zhǎng)電弧加強(qiáng)冷卻；b.減小電源電壓。

2 空氣開(kāi)關(guān)概述

（1）自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的保護(hù)功能是由脫扣器來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？梢耘鋫潆姶琶摽燮鳌崦摽燮?、失壓脫扣器、分勵(lì)脫扣器。（2）自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)可用于配電線路、電動(dòng)機(jī)線路、照明線路和漏電保護(hù)使用，使用時(shí)應(yīng)正確整定脫扣器動(dòng)作電流以獲得保護(hù)的靈敏性和選擇性。（3）自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的型號(hào)：例如：德力西 DZ47 C63～400V其中C63中的C表示C特性脫扣空氣開(kāi)關(guān)，特性是按空氣開(kāi)關(guān)對(duì)峰值電流的敏感度來(lái)分類(lèi)：

A特性一般用于需要快速、無(wú)延時(shí)脫扣的使用場(chǎng)合，亦即用于較低的峰值電流值（通常是額定電流In的2～3倍）。

B特性一般用于需要較快速度脫扣且峰值電流不是很大的使用場(chǎng)合，B特性允許通過(guò)的峰值電流<3In，一般用于白熾燈、電加熱器等電阻性負(fù)載及住宅線路的保護(hù)。

C特性一般適用于大部分的電氣回路，它允許負(fù)載通過(guò)較高的短時(shí)峰值電流而不動(dòng)作，C特性允許通過(guò)的峰值電流<5In，一般用于熒光燈、高壓氣體放電燈、動(dòng)力配電系統(tǒng)的線路保護(hù)。

D特性一般適用于很高的峰值電流（<10In）的開(kāi)關(guān)設(shè)備，一般用于交流額定電壓與頻率下控制的變壓器和局部照明變壓器的一次線路和電磁閥的保護(hù)。

對(duì)于各種不同性質(zhì)的負(fù)載，一定要選用合適的空氣開(kāi)關(guān)。

3 變電站空氣開(kāi)關(guān)的使用

3.1 變電站空氣開(kāi)關(guān)分類(lèi)

按電流種類(lèi)分為：直流和交流空氣開(kāi)關(guān)兩種。又可分為低壓塑殼斷路器和低壓框架式斷路器，前者用于小電流，后者用于大電流。

3.2 交直流空氣開(kāi)關(guān)不能互換使用的原因

主要是因?yàn)榻恢绷麟婋娀〉臏缁≡聿煌＝涣骺諝忾_(kāi)關(guān)滅弧裝置滅弧能力較直流空氣開(kāi)關(guān)低，直流線路中由于直流電流的大小和方向是不隨著時(shí)間而變化故而分?jǐn)嗟臅r(shí)候產(chǎn)生的電弧要大，在看似相同電壓等級(jí)的直流空開(kāi)在用于交流電時(shí)侯的滅弧能力是綽綽有余的，而看似相同電壓等級(jí)的交流空氣開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)直流電路時(shí)滅弧能力顯然不足，一旦過(guò)載跳閘，空氣開(kāi)關(guān)不能有效滅弧。不但因電弧的作用不能立即有效的斷電，而且空氣開(kāi)關(guān)也會(huì)燒壞，這樣不但起不到保護(hù)作用，還會(huì)造成嚴(yán)重后果。

4 變電站空氣開(kāi)關(guān)的級(jí)差配合

自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)額定電流應(yīng)按回路的最大負(fù)荷電流選擇，并滿(mǎn)足選擇性的要求；干線上自動(dòng)開(kāi)關(guān)脫扣器的額定電流應(yīng)較支線上的大2～3級(jí)。在進(jìn)行級(jí)差選配時(shí)，原則上盡可能選取同型號(hào)保護(hù)元件，進(jìn)行上下級(jí)配合。

5 案例：某變電站由于空氣開(kāi)關(guān)配置不當(dāng)造成空氣開(kāi)關(guān)誤跳閘

某500kV變電站500kV設(shè)備采用3/2接線HGIS設(shè)備。斷路器選用液壓彈簧機(jī)構(gòu)，運(yùn)行當(dāng)中發(fā)現(xiàn)某串當(dāng)中當(dāng)某斷路器打壓時(shí)，該串交流箱內(nèi)斷路器機(jī)構(gòu)電機(jī)空氣開(kāi)關(guān)（正泰DZ47-60 C20～400V）跳閘，直到監(jiān)控機(jī)發(fā)：“重合閘閉鎖”光字。人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查才發(fā)現(xiàn)空開(kāi)誤跳閘。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)空氣開(kāi)關(guān)性能正常，二次回路檢查無(wú)異常。

分析原因： 500kV斷路器由于分相斷路器每相操作機(jī)構(gòu)電機(jī)功率1.1kW，如果多相同時(shí)打壓則電機(jī)工作電流至少要10～15A，而電機(jī)啟動(dòng)電流很大，通?？蛇_(dá)額定電流的4～7倍。這樣因現(xiàn)場(chǎng)第四級(jí)空氣開(kāi)關(guān)為分相設(shè)置一相一個(gè)（C10）空氣開(kāi)關(guān)，基本能滿(mǎn)足斷路器電機(jī)正常及啟動(dòng)電流要求，而第二級(jí)、第三級(jí)空氣開(kāi)關(guān)是三相式（C20）空氣開(kāi)關(guān)沒(méi)有級(jí)差。當(dāng)三相斷路器多相同時(shí)打壓時(shí)由于電機(jī)啟動(dòng)電流太大，而國(guó)產(chǎn)的正泰DZ47-60 C20～400V三相空氣開(kāi)關(guān)可能機(jī)械特性方面與德國(guó)穆勒PL9-C20/2～230/400V空氣開(kāi)關(guān)存在差異。導(dǎo)致第二級(jí)正泰 DZ47-60 C20～400V三相空氣開(kāi)關(guān)誤掉閘。

采取措施：

（1）因第四級(jí)德國(guó)穆勒PL9-C10/2～230/400V空氣開(kāi)關(guān)暫時(shí)還未發(fā)現(xiàn)有掉閘現(xiàn)象應(yīng)能滿(mǎn)足要求可繼續(xù)運(yùn)行。

（2）第三級(jí)德國(guó)穆勒PL9-C20/2～230/400V空氣開(kāi)關(guān)與第四級(jí)空開(kāi)配合可繼續(xù)運(yùn)行。

（3）第二級(jí)正泰DZ47-60 C20～400V三相空氣開(kāi)關(guān)因與第三級(jí)德國(guó)穆勒C20無(wú)級(jí)差，故應(yīng)取消或更換為更大容量空開(kāi)如C32。

（4）由于C特性空氣開(kāi)關(guān)主要用于照明等回路，D特性空氣開(kāi)關(guān)主要用于動(dòng)力回路，所以建議將斷路器機(jī)構(gòu)電機(jī)回路第二、三級(jí)空開(kāi)均選用D特性空氣開(kāi)關(guān)。

（5）另外由于不同廠家空開(kāi)機(jī)械性能存在差異，配置在同一回路中級(jí)差配合很可能出現(xiàn)問(wèn)題。建議同一回路當(dāng)中選用同一廠家空開(kāi)。

（6）為防止變電站空氣開(kāi)關(guān)誤跳閘而不被發(fā)現(xiàn)，變電站重要的空氣開(kāi)關(guān)應(yīng)采用具有報(bào)警開(kāi)關(guān)的空氣開(kāi)關(guān)，這樣只要空氣開(kāi)關(guān)變位報(bào)警開(kāi)關(guān)即可發(fā)出空開(kāi)變位信號(hào)。

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作者簡(jiǎn)介：王立（1979-），畢業(yè)于太原科技大學(xué)，本科學(xué)歷，工程師，2003年在國(guó)網(wǎng)山西省陽(yáng)泉供電公司參加工作，主要研究方向：變配電運(yùn)檢、試驗(yàn)。