摘要：文章介绍了变电站交流系统中低压断路器，低压脱扣器的作用，并从适用性和效用两个方面分析了站用电系统低压脱扣，认为如无特殊要求，站用电系统应当拆除低压脱扣器，如确需安装应做好整定。
关键词：交流系统；低压断路器；低压脱扣；站用变
0 引言
2016年6月18日凌晨，某地市公司330千伏变电站发生主变烧损事故。经事故调查，起因是35千伏某线路电缆中间头爆炸，同时电缆沟道内存在可燃气体，发生闪爆。变电站35千伏、10千伏母线电压降低，#1、#2、#0站用变低压侧脱扣跳闸，直流系统失去交流电源，而改造更换后的两组新蓄电池未与直流母线导通，造成直流母线失压，全站保护及控制回路失去直流电源，造成故障越级，导致该地区8座110千伏变电站失压，损失负荷24.3万千瓦，停电用户8.65万户，造成严重后果。
1 交流系统低压断路器
变电站交流系统一般由站用变、交流电源屏、馈线及用电元件组成。工作时，交流电源相间电压值应不超过420V、不低于380V，三相不平衡值应小于10V。交流系统示意图如图1所示，对于110kV变电站，站用变高压侧一般配置隔离刀闸，低压侧配置400V的低压断路器，如图1QF和2QF。正常运行时，两台站用变高压侧均带电运行，两台站用变低压侧通过自动切换装置ATS，实现两台站用变自动切换。一般设置1号站用变低压侧正常运行，2号站用变待切状态。当1号所变失电后，ATS自动分开1QF，合上2QF将所用电切换至2号所变供电。
低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机，它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。目前站用电以及民用电领域中，400V进线使用的开关断路器按结构分主要有框架式断路器（万能式断路器）和塑壳式断路器两类。
框架式架断路器结构部件安装在同一块底板或框架上，可安装多种类型的脱扣器。特点是分断能力较大，一般在几百安培到几千安培之间，多适用于大容量的断路器，在500kV及以上电压等级的变电站站用电系统中普遍采用，部分站用电负荷较大的220kV变电站站用电也有应用。
塑壳断路器结构部件安装在一个塑料外壳内，有体积小、结构紧凑的特点，其额定工作电流小，功能较为简单，价格低，适用于小容量站用变压器，在110kV及以下等级变电站站用电系统中应用较多。
2 断路器的低压脱扣
2.1 低压脱扣的作用
低压脱扣功能是低压断路器带有的一项重要保护功能，由与其同体安装的低压脱扣器实现。低压脱扣作为受电网在欠压或失压情况下的保护，体现在当受电网出现欠压时，低压脱扣器将瞬动或经一定的延时后使断路器跳闸。其主要作用有：
（1）电压降低时，断开低压侧电源防止异步电动机出现欠压堵转运行而导致电机绕组烧毁。
（2）电压降低时，断开低压侧电源防止电子产品生产线、电信设备等电压敏感型负荷因电压下降而造成的异常运行。
（3）电网故障断电时，利用低压脱扣将低压系统与站变隔离，防止切换后备用电源反送电至停电变压器，损伤变压器或人员。
2.2 低压脱扣器
低压脱扣器是低压断路器中的一个功能部件，实现低压脱扣功能的动作单元，主要有电磁式器和智能式两类，应用较多的是电磁式。
电磁式低压脱扣器是一个带电磁铁的电压型线圈（部分厂家线圈中增加了控制电路板），可采用直流或交流供电，通常作为一个配选外置插件安装在断路器中。典型的低压脱扣单元以及在断路器的位置如图3所示，电气二次接线图如图4所示。
3.站用电系统的低压脱扣
3.1 适用性分析
站用电系统400V母线电压波动的原因主要有电动机直接启动、供电系统短路故障、雷电等原因，其中供电系统故障、雷电是外部系统故障导致的电网异常时间，电动机直接启动造成的电压降落是站用电负荷引起的。变电站站用电负荷中存在大量电机类负荷，如消防水泵电机、风冷电机等，这些负荷在启动过程中产生较大的启动电流，拉低母线电压。理论计算分析表明，按照技术规范设计的站用电供电方式，在站内电机群启动过程中，不会将母线电压拉低至低压脱扣动作值，也即站用负荷群启动不会造成低压脱扣动作。因此，只有外部电网故障会造成低压脱扣动作，而按照十六项全停要求，装有低压脱器的断路器应设置一定延时，防止因站用电系统一次侧电压瞬时跌落造成脱扣，如果没有延时功能，应增加延时或者拆除低压脱扣器。
3.2效用分析
低压脱扣效用主要是在通过断开进线开关保证在电压下降时保护用电设备。主要包括防止电压下降损坏电压敏感型负荷以及保证电源切换功能能够完成备用电压切换。
站用交流系统的电压敏感型负载主要有主变压器风冷、直流高频充电模块、消防水泵等三相负载以及电子设备等两相负载。最重要的电机就是变压器冷却风扇电机，因为该回路本身带有过热和低压接触器（在通风箱处），在电压较低时接触器会自动断开电源，因此从保护风扇电机的角度来看，400V进线低压断路器不必使用低压脱扣功能。低压负荷中还有一个比较重要的是直流高频充电模块电源，正常供电电压范围为85%~115%。电压低于85%以后，充电模块停止工作，变电站直流系统切换至蓄电池供电的模式，因此直流高频充电模块电源的电源开关不需要低压脱扣功能。
低压脱扣对电源自动切换功能主要是防止切换后备用电源反送电至停电变压器。为防止该问题，实际二次回路设计或者功能逻辑中，要求低压开关断开后才能进行电源自动切换。低压电源自动切换功能能够依靠自身逻辑能够实现切换，因此进线开关无须安装的低压脱扣功能。
4 结论
综上分析，变电站内如没有对电能质量有特殊要求的设备，应拆除低压脱扣装置；若需装设低压脱扣装置时，应将低压脱扣装置更换为具备延时整定和面板显示功能的低压脱扣装置。延时时间应与系统保护和重合闸时间配合，躲过系统瞬时故障，以保证站用电系统可靠运行
论文作者:潘九海,冯兴明,张达,倪新亚,庄永祥
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/19
标签：低压论文; 电压论文; 断路器论文; 系统论文; 功能论文; 变电站论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第17期论文;