摘要：目前发电厂380V低压抽屉式开关柜内按塑壳断路器-交流接触器组合式电器配置。其中接触器用于快速接通和切断交流回路。但当开关所带负荷发生故障跳闸时，接触器完成分闸时间如果较长，将会导致上级电源开关保护越级动作，造成事故扩大化。基于此，本文将描述一起事故案例，并通过试验方式对产生此种情况的原因进行分析并阐述解决方法。
关键词：交流接触器；故障；跳闸延迟；试验测量；出口方式；保护定值
1、前言
交流接触器利用主接点来控制回路，用辅助接点导通控制回路。当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，使静铁芯产生电磁吸力吸引动铁芯，并带动交流接触器辅助触点动作。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使辅助触点复原。
由于交流接触器可以高频率操作，故在进行动力电源回路的分合闸操作时，一般情况下采用控制接触器的方式达到分合闸目的。其次当运行中的设备发生故障时，故障电流在不超过接触器允许分断电流的情况，保护装置根据整定的出口方式动作于跳接触器，以达到隔离故障点的目的。
本文的案例中，某电厂380V低压电动机发生故障由于接触器分断速度慢，造成了保护越级动作，引起机组负荷骤降。
2、事故案例分析
2018年1月14日，某电厂380V电除尘MCC段暖风器疏水泵A电机在运行过程中发生单相接地故障，继而引发三相接地短路，由于交流接触器跳闸存在延迟，导致上级电源开关保护动作，使该段三台磨煤机液压油站电机、一次风机液压油站电机等重要辅机相继失电，接触器失励脱扣，险些引起停机。
2.1保护装置介绍
故障电机抽屉开关采用南瑞继保公司生产的PCS-9692M电动机保护测控装置。该保护装置说明书指出电流及电压定值误差<±5%整定值，时间定值误差<±1%整定时间或±35ms；且该保护装置跳闸继电器接点最长动作时间<10ms。
该母线段电源进线开关采用吉林永大公司生产的型号为YDBC-PR100的智能脱扣器。该保护说明书指出电流定值误差在±1.5%以内，电压定值误差在±0.5%以内，且装置保护出口继电器最长动作时间<±10%整定值。
故根据说明书和出厂试验报告可知，两个开关的保护功能完善，测量精度较高，时间计量准确。
2.2故障电机、MCC段进线开关相关定值说明
故障电机短路保护定值740A，动作延时0.01s；接地保护定值74A，动作延时0.2S。
MCC段进线开关短延时定值2320A，动作延时0.2s；接地保护定值174A，动作延时0.4s。
电源进线开关作为故障电机的上级开关，在定值上相互配合：短延时保护定值与下级瞬时保护最大动作电流配合，同时动作时间与下级短延时保护动作最长动作时间配合，级差0.2S，因负荷开关短路保护延时为0S，故进线开关动作延时取0.2S；接地保护按与零序过流保护最大动作电流配合，同时动作时间按与下一级单相接地零序过流保护最大动作时间配合计算，级差0.2-0.3S，因负荷开关接地保护延时取0.2S，故进线开关零序动作延时取0.4S，满足级差要求。
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2.3保护动作报文
2.3.1故障电机保护动作报文
00:00:30:337整组启动
BCImax166.7A
00:00:30:540
相对时间0200ms接地、漏电流
ABCI0418.1A
相对时间0225ms短路保护
ABCImax1029.7A
2.3.2MCCA段电源进线开关动作报文
故障记录0100:00:30
短延时2741A（L3）0.2S
故障记录0200:00:30
接地650A0.4S
2.4保护校验
针对此事故工况，对故障电机抽屉开关进行保护功能校验，使用型号为OLLYAD661试验台向保护装置内加入电流（试验台定期检验精度合格），试验以短路保护为例，将三相电流任意一相增大到保护设定值以上，保护达到延时后即动作出口。试验台通过接触器辅助触点翻转动作从而测量装置从保护启动到接触器断开的时间。试验通过设定保护动作延时的方式分别计算接触器动作时间，即接触器实际跳闸延时=实际接收分闸反馈信号时间-保护设定延时。试验共整定5点保护动作延时，根据试验测量数据计算，5次接触器跳闸延时平均时间为501.47ms。
为验证接触器跳闸存在延时情况具有普遍性，随机选取一台与故障电机同类型的抽屉开关进行校验，试验方法与上述一致，根据试验测量数据计算，5次接触器跳闸延时平均时间为507.85ms。
2.5原因分析
根据动作报文可知，故障电机在00:00:30:337时发生单相接地故障，保护启动，达到设定的200ms延时后接地、漏电流保护动作，动作电流为418.1A。同时在保护启动的225ms后即接地保护动作的25ms继续发展为三相短路故障，致短路保护动作，动作电流1029.7A，保护正确动作。而上级电源进线开关在00:00:30时，接地保护动作电流650A，短延时保护动作电流2741A，二者虽然动作延时不同，但因短路故障晚于接地故障225ms出现，故导致短延时、接地几乎同时达到保护设定延时动作，动作正确。
从试验数据上看，虽然故障电机与上级电源进线开关均正确动作，但由于故障电机控制回路切断接触器电源过程缓慢，需要大约500ms左右的跳闸延时。故在接触器执行跳闸命令的过程中，故障实际未切除，相当于故障电流作用到上级电源开关至少500ms的时间，从而导致电源开关的接地、短路保护均达到动作延时，造成越级跳闸事故。
2.6处理方法
根据分析得出的结论，由于接触器跳闸存在延迟，不满足现场各级保护延时配合要求，故探寻另一种出口跳闸方式，即采取保护动作跳塑壳断路器（空气开关）、正常分闸操作跳接触器方式。为验证此方式的可行性，再次进行试验。试验前，根据开关实际接线，通过修改跳闸矩阵，将保护跳闸方式修改为跳塑壳。按照上述试验方法对测量的数据计算，5次塑壳断路器跳闸延时平均时间为58.98ms。固有跳闸延时明显缩小至60ms以内，满足上下级保护装置跳闸时限级差配置，有效避免了越级跳闸事故的发生。
3小结
此事故案例较为直观的展示了低压交流接触由于存在跳闸延迟所带来的事故隐患，具有代表性。虽然目前各电厂抽屉式开关柜广泛采用塑壳断路器-交流接触器组合式电器，但往往在只考虑正常情况下的保护上下级跳闸时限级差配合，而忽略了由于控制回路或接触器本身所造成的跳闸延时，最终导致越级跳闸甚至机组跳机的事件发生。
故结合本文所提供的事故案例，提供几种优化运行方法：
①在具备条件的基础上，按照不同厂家提供的抽屉开关型号进行分类，随机抽取具有代表性的开关测量接触器跳闸延迟，甄别出跳闸延迟较长的开关统一记录、处理。
②对于存在跳闸延迟的开关，看是否出现类似控制回路较为复杂、转接继电器较多或接触器本身质量不过关等原因造成的跳闸时间较长的情况。如果存在上述原因，应结合实际考虑更换接触器、简化控制回路或采取本文所提供的修改出口方式等方法。
③根据整定导则并充分考虑现场实际情况，在满足上下级跳闸时限级差配合条件的基础上，适当放大各低压母线段电源进线开关短路
论文作者:刘飚1,王咸胜2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/2
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