摘要：低压配电系统保护是电气设备中的重要组成部分，一旦出现保护误动或拒动问题则会影响到整个塔西南炼油化工厂电气设备的运行状况，甚至会引起火灾或者是触电等事故。通过对塔西南炼油化工厂低压配电系统故障类型、开关保护分析研究，运用低压电力系统继电保护原理，如何科学、合理的方法提高低压配电开关保护可靠性、选择性，确保低压电力系统稳定运行。本文作者对低压配电开关保护进行了详细的分析与研究，并提出了相应的对策。
关键词：低压系统；低压故障；开关保护；整定
一、塔西南炼油化工厂低压配电系统概述
低压0.4KV配电室采用双干式变压器（10/0.4KV）配电，两变压器低压出线分别带低压单母线分列运行，低压母联分段运行，低压单线路带载容量满足装置区域满载运行要求，也可两条进线分别带低压单母线并列运行，低压母联合闸运行，实现各种运行方式满足装置生产需求。装置区负荷主要由电动机，装置区检修动力箱、装置区照明箱、电拌热开关箱组成，整个低压形成放射型电网构架（如图1），如何做到当低压配电系统出现短路故障、接地等过电流现象时，配电系统中开关的保护装置既要能够可靠切除故障，又要保证停电范围最小。
二、塔西南炼油化工厂低压配电系统故障类型及低压保护任务
（一）、塔西南炼油化工厂低压配电系统故障类型
炼油化工厂装置低压电气设备以及配电线路的主要故障因素有过电流保护（短路保护、过负荷）、断相保护（不平衡）、低电压保护（欠压和失压）、接地等。
1、过电流故障（短路保护、过负荷）
电气设备载流部分相与相之间或相与地（或中性线）之间的绝缘遭到破坏，发生非正常连接，电源供电回路阻抗减小以及产生暂态过程，使回路中电流急剧增加，其数值超过回路额定电流的许多倍，短路点电压下降，持续时间很短，对电气设备和电力系统的安全运行危害很大；在短路点处产生的电弧可烧坏设备，而且短路电流流过导体所产生的热量引起导体绝缘损坏，同时产生很大的电动力冲击致使其变形损坏设备；引起装置系统电压降低，特别靠近短路点处，使其它用电设备受到影响。
2、断相故障（不平衡）
供电回路中因三相供电负荷不平衡而引起回路中某一相用电负荷过高，电流长期超过额定电流烧断线路造成断相，或者因其它原因致使线路断开形成断相，统称为断相故障；电动机缺相运行对电动机最为危险，电动机缺相启动，在没有负荷就会不均匀的慢转，同时发热，若不及时停车，不用多长时间就会烧毁电动机。如果带上负荷缺相启动，电动机就转不起来，会嗡嗡直叫，也会烧毁电动机。
3、低电压故障（欠压和失压）
电力系统当发生相间短路、接地短路故障和网上电压波动时，在电力系统的相间电压或相电压值下降，越靠近故障点，电压越低，当装置电力系统持续时间超过保护装置的低电压整定时限定值时，低电压保护延时跳闸，机组停机。
4、接地故障
电气设备绝缘不良,如老化,受潮,绝缘子破裂,表面脏污,或其它原因致使线路产生击穿，间歇性弧光短路接地，造成严重设备故障，烧毁配电变压器，发生人身触电伤亡事故和电气火灾。
（二）塔西南炼油化工厂低压保护任务
1、迅速切出故障设备，人身安全、设备安全、系统安全
短路时快速切出故障，缩小故障范围，减轻短路引起的破坏程度，减小对用电设备的影响，保护低压电气设备以及配电线路，在发生故障时及时切断故障电源，确保人身和财产的安全，设备安全，减少对无故障区域电力设备的影响，使故障产生的危害最小化，提高电力系统的稳定性，确保系统安全。
2、区分故障类型，正确的选择故障区域，识别故障类型
指在规定的保护范围内，迅速区分短路、过负荷故障，缺相故障、接地故障、低电压故障类型，正确识别属于它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在其不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作，将故障设备从电力系统中切除并隔离故障区域，使停电范围尽量缩小，保证无故障区域供电持续，仍能继续安全运行，故障区域内设备所受的冲击和损坏减到最低程度。
3、界定设备运行状态，正常、异常、故障状态
电气设备回路电气物理量参数（电压、电流、频率)变化的特征为基础，来构成电气设备回路参数在规定的范围内，各个一次电气设备能够正常工作而不损坏的正常运行状态，具有正确区分被保护设备是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能；区别电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未出现故障的异常状态下发出报警提示警告信号；在电气设备出现各种类型的短路和断线，包括各相导体之间或者导体对地的不正常连接、三相或者某相开断故障时动作于断路器跳闸或发出危急警告信号。
4、服从系统要求，调节应用、系统保护、稳定极限
能服从电力系统要求，自动、迅速、有选择地识别区域内可接受的异常情况和故障情况，检测设备故障发生的位置和时间，调节系统正常运行，避免不必要跳闸，引起系统的正常运行设备被不合理地中断，将故障设备从电力系统中切除，使故障设备免于继续遭受破坏，保证非故障电气设备迅速恢复正常运行，保障电力系统供电的连续性和稳定性。
三、塔西南炼油化工厂低压配电保护分析
对于塔西南炼油化工厂低压配电线路来说，主要故障为电机缺相烧毁、接地和短路故障，约占所有低压电力配电系统故障的80～90%。在装置中电机缺相烧毁占低压系统事故的60%，因接线松动在运行中发热氧化造成回路不通缺相运行烧毁电机、绝缘破坏接地或短路；在厂区照明、插座回路和检修动力箱更是如此，因为照明、插头、插座和移动电器及其导线和接头等较容易出现故障。
1、变压器低压出线（低压进线）开关保护分析
塔西南炼油化工厂变压器低压出线开关为低压配电提供总电源，是低压电力系统的关键点，我厂使用默勒IZM97B3-V32CW/EP型3200A框架断路器，运行分段能力65KA以上，带模块化开关脱扣整定单元，具有四种保护功能，即长延时段L（过负荷保护）保护整定范围（0.25-1.0）In时限2-30S，；短延时段S（带时限速断保护）保护整定范围（1.25-10.0）In，时限0.2-0.5S；瞬时段I（速断保护）保护整定范围（1.5-15.0）In；中性线段G（接地保护）保护整定范围（0.2-1.0）In，时限0.2-0.5S；在现场实际应用中，以上保护多按照开关额定电流的最大整定，在下级线路存在短路故障时，越级跳到高压，开关据动扩大停电范围，造成影响装置生产停工。
2、线路开关和直馈开关保护分析
为支路下级低压配电回路提供电源，开关为默勒NZMN3-AE***配电型塑壳式断路器，带TMA电磁脱扣整定单元，具有四种保护功能，即长延时段L（过负荷保护）保护整定范围（0.25-1.0）In时限2-30S；瞬时段I（速断保护）保护整定范围（2-12.0）In；中性线段G（接地保护）保护整定范围（0.2-1.0）In，时限0.2-0.5S；按照开关额定电流的最大整定，在装置运行中出现跳闸，虽没影响整个装置生产停工，但出现低压下级配电部分停电，影响小范围生产停工已是不允许。
3、低压末级开关保护分析
在装置中末级开关就是直接保护用电设备，为用电设备提供安全可靠的保护屏障，避免设备损坏。开关为默勒系列NZMN*-A**配电型塑壳式断路器，带TMA电磁脱扣整定单元，具有四种保护功能，即长延时段L（过负荷保护）保护整定范围（0.25-1.0）In时限2-30S；瞬时段I（速断保护）保护整定范围（2-12.0）In；现场按照开关额定电流整定倍数的一半，致使出现有的开关保护过小，频繁跳闸，有的开关保护太大，起不到保护设备安全的目的。
4、电动机回路开关保护分析
电动机回路由开关、接触器、电动机综合保护器组成，电动机回路开关保护为电动机保护的后级保护，我厂使用默勒NZMV-M**配电型塑壳式断路器，带TMA电磁脱扣整定单元，具有四种保护功能，即长延时段L（过负荷保护）保护整定范围（0.25-1.0）In时限2-30S；瞬时段I（速断保护）保护整定范围（2-12.0）In；现场按照开关额定电流整定倍数的最小值，致使运行中出现开关保护过小，频繁跳闸。
电动机保护采用PMU8001综合保护器，具有全功能电机保护控制器，电机发生过热，过负荷，起动超时，过电流，电流速断，赌转，欠流，不平衡，接地或漏电，欠压，过压等故障保护。
5、照明、插座开关保护分析
我厂采用漏电保护总开关的配电类型断路器，照明配电箱具有漏电脱扣功能， 在进线 （或 出线的上一级）用漏电断路器，照明和插座开关使用默勒NZMV-M**配电型塑壳式断路器，照明、插座回路和空调回路分开，开关带TMA电磁脱扣整定单元，具有四种保护功能，即长延时段L（过负荷保护）保护整定范围（0.25-1.0）In时限2-30S；瞬时段I（速断保护）保护整定范围（2-12.0）In；插座开关选漏电保护开关不大于15mA。
四、塔西南炼油化工厂低压配电保护研究及对策
我厂在对低压保护电气的级间保护配合进行选择的过程中，首先要充分了解低压保护电器保护的特性，因现场已安装电气开关不可能更换，所以要更进一步结合实际情况进行研究保护，对保护电气的动作电流、时间以及额定电流进行整定研究，在线路出现故障之后将停电范围缩小这样才能够做到低压系统安全运行。
（一）低压配电系统保护原则
1、按照低压电力系统中低压断路器开关分级进行保护计算整定。
2、按照低压电力系统中保护正方向来划分，开关上下级保护之间实现配合协调，实现正确的选择性。
3、低压系统各级故障就近保护动作。
4、末级开关保护长延时按照躲过最大负荷带时限，瞬时按照末端短路电流整定。
（二）低压配电系统保护研究及对策
1、变压器低压出线（低压进线）开关保护研究及对策
低压进线总开关保护，即是变压器出线开关保护，首先考虑变压器保护，同时要求它既应与电力变压器一次侧的高压保护特性配合，又应与下级保护电器尽可能实现全选择性保护配合，应把供电的可靠性放在首要位置，以确保连续供电。
因此在低压进线总开关保护保护整定时按照变压器保护来整定低压进线总开关保护，而不是按照低压进线总开关额定整定，如某站变压器容量为1600KVA，低压额定电流为2309.4A，计算出变压器保护定值；现场整定时，因低压进线总开关为3200A，应根据计算定值和低压进线总开关额定之比得出低压进线总开关定值刻度值，有时得出的值并不将好刻度值时，靠近刻度值大的整定，再考虑高压侧定值满足要求。
2、线路开关和直馈开关保护研究及对策
线路开关和直馈开关是下级配电用户总开关，在低压保护电器主要任务是尽快切断和限制短路电流及在系统设备和线路上产生的机械应力和热应力，尽快隔离出故障的馈线和设备，保证非故障线路持续供电。在开关保护整定时，长延时过负荷保护（L），按照躲过配电用户最大负荷电流加时限保护计算；瞬时过电流保护（I），按照下级开关配电装置最小短路电流，不能超过上级开关瞬时过电流保护计算整定；在现场整定时，应开关额定电流和开关保护刻度限制，有时得出的值并不将好刻度值时，靠近刻度值大的整定。
3、低压末级开关保护研究及对策
低压末级开关直接连接用电设备，过负荷、短路或接地故障时要求尽快甚至瞬时切断电路，保证低压电力系统安全，做到可靠性、无选择性要求。在开关保护整定时，长延时过负荷保护（L），按照躲过设备最大负荷电流加时限保护计算；瞬时过电流保护（I），按照用电设备最小短路电流计算整定；在现场整定时，应开关额定电流和开关保护刻度限制，有时得出的值并不将好刻度值时，靠近刻度值小的整定。
4、电动机开关保护及电动机综合保护研究与对策
电动机开关保护作为电动机保护不能正确动作时的电机保护，同时具有低压末级开关保护功能，出现故障时瞬时切断电路，保证电动机和低压电力系统安全，无选择性要求，在开关保护整定时，长延时过负荷保护（L），按照电动机过负荷电流（1.05Ie）加时限保护计算；瞬时过电流保护（I），按照电机额定电流12倍计算整定；在现场整定时，应开关额定电流和开关保护刻度限制，有时得出的值并不将好刻度值时，靠近刻度值小的整定。
电动机综合保护整定现在比较成熟，但大部分综合保护具有保护动作后具有自复位和手动复位选择功能；在现场实际使用中，没有关注此功能，大多综合保护设置为自动复位功能，在应用中往往电机保护动作后没有处理故障，又起动电机造成电机烧毁事故扩大影响系统安全。
5、照明、插座、空调系统保护研究与对策
按照明回路、电源插座回路、空调回路、分开布线，当线路出现短路或漏电（如插座回路）出现故障时，立即切断电源的火线和零线，确保人身安全及用电设备的安全，其他回路仍可以正常供电，不影响低压电力系统。在照明、插座、空调回路开关保护选择时，开关带漏电保护的小型断路器，应本着照明小，回路额定电流10A；插座中，回路额定电流16A；空调大，回路额定电流32A的选配原则。
五、结束语
低压配电系统保护是电气设备中的重要组成部分，作为电力安全生产体系中的重要环节，对确保电力系统的安全、稳定、可靠和经济运行有着重要的作用，一旦出现保护误动或拒动问题则会影响到整个塔西南炼油化工厂电气设备的运行状况，甚至会引起火灾或者是触电等事故。本文对塔西南炼油化工厂低压配电系统故障类型、开关保护分析研究并提出了相应的对策，电压开关保护装置动作的性能,不仅与其所采用的原理、设计等密切相关,而且也与其配置和整定密切相关，因此对现场开关保护参数和需求进行优化,提高低压配电开关保护可靠性、选择性，确保低压电力系统稳定运行，值得在全国低压配电系统保护中推广应用。
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论文作者:艾雄伟,陈任凡
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：低压论文; 故障论文; 回路论文; 电动机论文; 电流论文; 负荷论文; 设备论文; 《基层建设》2018年第3期论文;