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★中國電工技術(shù)學(xué)會出品★ 致力于產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界融合創(chuàng)新的品牌會議 ①瀏覽會議通知，請戳下面標題 ? ?會議通知︱2018第十二屆中國電工裝備創(chuàng)新與發(fā)展論壇暨第八屆電工技術(shù)前沿問題學(xué)術(shù)論壇（第一輪） ②了解大會征文詳情，請戳下面標題 ? ?兩大技術(shù)論壇聯(lián)合征文︱《電工技術(shù)學(xué)報》《電氣技術(shù)》兩刊攜手打造學(xué)術(shù)盛宴 ③參會注冊，請長按識別下方二維碼 ?（先注冊網(wǎng)站會員，然后提交報名信息） 寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司的研究人員李潔礫、沈銘，在2018年第5期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，針對一起萬能式斷路器（ACB）正常運行狀態(tài)下頻繁跳閘的故障問題，進行改進原有過流保護特性試驗。試驗中結(jié)合中間繼電器檢測回路，驗證過流后備保護動作特性。 新試驗方法解決了后備保護動作特性驗證的難題，為故障判定提供依據(jù)。該方法可為萬能式斷路器的故障處理和電氣試驗提供借鑒和參考。 低壓萬能式斷路器作為工礦企業(yè)配電網(wǎng)控制與保護的重要電氣設(shè)備[1-2]，主要用于線路過載、短路或欠電壓保護，也可用作不頻繁接通和分斷電路[3]。過流脫扣器是斷路器的保護動作核心部件，它的實時性與精確性決定了斷路器的性能[4]。 在現(xiàn)有工礦企業(yè)供配電系統(tǒng)中，低壓斷路器用電子式控制器已逐漸取代了傳統(tǒng)的過流脫扣器，成為了新一代斷路器首選。它具有功能集成化，結(jié)構(gòu)模塊化，可靠性好，便維護等優(yōu)點[5-6]；但同時也存在抗電磁干擾能力較弱等缺點[7]。 過流時，通常電子式控制器控制過流脫扣器使斷路器分斷，但對于部分型號斷路器同時存在電子控制器控制其他類型脫扣器分斷的后備保護方式。這種保護方式目前缺乏針對性的試驗方法。本文介紹了一種后備保護動作特性驗證的斷路器新的常規(guī)試驗方法，利用新方法準確判定一起萬能式斷路器誤動作故障原因。此方法供參考。 1 故障概述 西門子低壓萬能斷路器（型號3WE7381)是某生產(chǎn)廠重要控制設(shè)備，已投運近30年，缺少后備件替代。在2015年9月以來，該設(shè)備無故多次跳閘。技術(shù)人員對現(xiàn)場負載和點檢記錄查驗：斷路器分合閘動作正常；無負載接地、相間短路等故障問題。 現(xiàn)場繼電保護系統(tǒng)無故障報警記錄。對萬能斷路器進行內(nèi)場大電流整定試驗，按原有整定方案進行檢查時也未發(fā)現(xiàn)智能電子脫扣器存在動作值偏差。將該斷路器重新投入運行狀態(tài)，不久后再次跳閘。 2 原因分析 技術(shù)人員從萬能式斷路器（圖1）上拆下電子脫扣器，并對其進行解體檢查分析。該脫扣器除了集成電路板以外，內(nèi)部還存在S16，S17，S18三副輔助接點（圖2）通過插針與控制回路連接。 圖1 3WE萬能式低壓斷路器 圖2 電子式控制器集成電路和控制接點 通過查閱圖紙，過流時電子控制器控制分斷方式有兩種：①輸出過流電信號，控制HA過流脫扣器分斷斷路器為過流動作主保護方式；②輸出過流電信號控制S16、S17輔助接點動作，斷開欠壓脫扣器控制回路，欠壓脫扣器動作分斷斷路器為過流動作后備保護方式。主保護方式的動作優(yōu)先度高于后備保護方式。 對斷路器電動分閘的所有控制方式進一步分析，以脫扣器型式分有三類。 2.1 用分勵脫扣器斷開 當分勵脫扣器電源電壓（在脫扣動作時間測得）保持在額定控制電源電壓US的70%和110%之間（交流在額定頻率下），在斷路器所有工作條件下分勵脫扣器應(yīng)脫扣，使斷路器斷開。 2.2 用過流脫扣器HA斷開 1）過載情況下斷開 對于過載控制器所有的電流整定值，HA過流脫扣器應(yīng)使斷路器脫扣。 2）短路情況下斷開 對于短路電流控制器所有的電流整定值，HA過流脫扣器應(yīng)使斷路器脫扣。 2.3 用欠電壓脫扣器斷開 1）欠壓脫扣 欠壓脫扣器Q01與斷路器組合，當外施電壓下降，甚至緩慢下降至額定電壓的70%至35%范圍內(nèi)，與斷路器組合的欠壓脫扣器應(yīng)動作，使斷路器脫扣。 2）過載時S16輔助接點控制欠壓脫扣器斷開 對于過載控制器所有的電流整定值，控制器應(yīng)發(fā)出電信號控制S16輔助接點動作，④-⑤常開接點閉合，保護系統(tǒng)中間繼電器K12接觸器線圈得電，K12常閉接點動作，欠壓線圈Q01失電（圖4），斷路器脫扣。 3）短路時S17輔助接點控制欠壓脫扣器斷開 對于短路電流控制器所有的電流整定值，控制器應(yīng)發(fā)出電信號控制S17（圖3）輔助接點動作。S17 ①-②常開接點閉合，K12接觸器線圈得電，K12常閉接點動作，欠壓線圈Q01失電（圖4），斷路器脫扣。 圖3 電子式控制器保護動作控制電路簡圖 圖4 后備保護控制回路電路簡圖 其中過流脫扣應(yīng)用于上述2.2節(jié)中的1）、2）和2.3節(jié)中的2）、3）這4種情況。 原有的常規(guī)試驗存在3個問題。首先原過流特性試驗只有主保護檢測，缺少后備保護同步檢測方法；其次控制器輔助接點動作狀態(tài)無指示器或輔助開關(guān)信號協(xié)助判定；最后缺少后備保護動作特性判定表。 技術(shù)人員設(shè)計新常規(guī)試驗方案如下： （1）驗證欠電壓和分勵脫扣器動作試驗。 （2）過載、短路保護特性試驗，斷路器整定值脫扣動作判定主保護動作狀態(tài)。 （3）驗證主保護動作特性合格后，再次進行過載、短路保護特性試驗時，驗證后備保護動作狀態(tài)。S16，S17輔助接點動作判定輔助保護動作狀態(tài)。其中S16，S17輔助接點動作狀態(tài)以中間繼電器檢測回路來輔助判定。具體實施方案見第3部分第3節(jié)1）、第4節(jié)1）和第5節(jié)1）。 （4）建立新的斷路器過流動作特性表。 3 改進的常規(guī)試驗方法和動作特性表 大電流整定試驗是一種檢測低壓斷路器框架機構(gòu)動熱穩(wěn)定性、CT和過流控制器功能的電氣試驗方法。過流時，該試驗通過大電流發(fā)生裝置模擬一次回路大電流，電子控制器對電流互感器感應(yīng)產(chǎn)生的電量信號進行采集、處理，并根據(jù)預(yù)定的設(shè)定值控制斷路器的斷開。 相對于專用電子控制器測試儀的只能檢測某批次型號控制的單一性，大電流整定試驗不受斷路器型號限制、不受過流脫扣器種類限制（包括電磁脫扣器，熱磁脫扣器，電子控制器等[8]）。本次西門子低壓斷路器過流檢測采用大電流整定試驗來驗證該斷路器過載和短路動作特性。 為了保證斷開試驗完整性，在過流試驗前應(yīng)驗證分勵和欠壓脫扣性能。 3.1 驗證分勵脫扣器 分勵脫扣器裝于斷路器上進行試驗。在周圍溫度+55±2℃，斷路器主電路無電流時，驗證分勵脫扣器能在70%額定控制電源電壓下動作使斷路器斷開。 3.2 驗證欠壓脫扣器 欠壓脫扣器裝于斷路器上進行試驗。 1）釋放電壓 當欠壓脫扣器外施電壓下降時，甚至緩慢下降至額定電壓的70%至35%范圍內(nèi)，欠電壓斷路器應(yīng)動作使斷路器斷開。 2）動作極限試驗 當外施電源電壓低于欠壓脫扣器額定電壓35%時，應(yīng)防止斷路器合閘。當外施電源電壓等于或高于欠壓脫扣器額定電壓85%，應(yīng)保證斷路器能合閘。 3）過電壓情況下性能 在斷路器閉合，主電路無電流情況下，對欠壓脫扣器施加110%額定控制電壓4h，應(yīng)驗證欠壓脫扣器能耐受并不損害其功能。 3.3 過載保護特性試驗 1）后備保護特性試驗流程 （1）電子控制器X3插件上找出S16的引出插針。 （2）連接中間繼電器檢測回路。在測試期間繼電器K1保持外施額定電壓。將S16常開接點④-⑤與檢測繼電器K1常開接點并聯(lián)后，與K1繼電器控制回路串聯(lián)形成監(jiān)測自鎖回路。當S16接點動作時，K1繼電器得電后K1常開接點自鎖，可以使K1繼電器保持動作鎖定（見圖5）。 圖5 過載保護特性試驗中繼檢測回路 （3）通2Ir試驗電流，檢測K1繼電器是否動作。 試驗結(jié)果與表1比對驗證電子脫扣器后備保護動作。 2）動作特性表 表1 斷路器過載試驗動作特性表 3.4 短路保護特性試驗 1）實施方案 （1）電子控制器X3插件上找出S17的引出插針。 （2）連接中間繼電器檢測回路。在測試期間繼電器K1保持外施額定電壓。將S17常開接點①-②與檢測繼電器K1常開接點并聯(lián)后，與K1繼電器控制回路串聯(lián)形成監(jiān)測自鎖回路。當S17接點動作時，K1繼電器得電后K1常開接點自鎖，可以使K1繼電器保持動作鎖定（見圖6）。 圖6 短路保護特性試驗中繼檢測回路 （3）通4Ir，檢測K1繼電器是否動作。 試驗結(jié)果與表2比對，驗證電子脫扣器后備保護動作。 2）動作特性表 表2 斷路器短路試驗動作特性表
3.5 反時限約定不脫扣特性試驗 在基準溫度下（上限不超過40℃，下限為?5℃），電流整定值的1.05倍時，在規(guī)定的時間內(nèi)，脫扣器能承載而不動作的規(guī)定電流值即約定不脫扣電流[10]。萬能式斷路器在不脫扣電流試驗中應(yīng)保持＞2h合閘狀態(tài)。 驗證約定不脫扣試驗動作特性合格后，進行后備保護特性試驗。約定不脫扣試驗時在原有特性試驗基礎(chǔ)上接入中繼檢測回路，驗證S16、S17輔助接點動作狀態(tài)。 1）實施方案 （1）電子控制器X3插件上找出S16、S17的引出插針。 （2）連接中間繼電器檢測回路。在測試期間繼電器K1保持外施額定電壓。將S16、S17常開接點與檢測繼電器K1常開接點并聯(lián)后，與K1繼電器控制回路串聯(lián)形成監(jiān)測自鎖回路。當S16、S17任一接點動作時，K1繼電器得電后K1常開接點自鎖，可以使K1繼電器保持動作鎖定（見圖7）。 圖7 約定不脫扣試驗中繼檢測回路
（3）通1.05Ir，檢測K1繼電器是否動作。 試驗結(jié)果與表3比對，驗證電子脫扣器保護動作。 2）動作特性表 表3 斷路器約定不脫扣試驗
4 故障判定及解決方案 按照新的斷路器常規(guī)試驗方法對該故障斷路器進行二次檢測，并按照表1至表3進行動作特性判定。 在反時限約定不脫扣試驗中，斷路器分斷＜2h，K1動作自鎖定。經(jīng)對比狀態(tài)表3可知過流后備保護方式存在故障點。按照后備保護系統(tǒng)圖進行故障點排查。S16、S17接點接觸良好，電動試驗正常；集成電路板檢測控制回路開路。經(jīng)外協(xié)檢測單位確認，電子式控制器執(zhí)行電路中電容擊穿。更換電容后斷路器再次按新的大電流整定試驗方法進行測試，判定斷路器斷開試驗動作合格。報告見表4。 表4 斷路器整定試驗報告簡表
5 結(jié)論 根據(jù)本文的研究，改進了電子式控制器的過流保護特性試驗方法，檢測出斷路器備用保護動作異常，準確查找出斷路器誤動作故障問題。修復(fù)后斷路器在現(xiàn)場投送后無誤動作情況，運行良好。 |
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來自： 電氣技術(shù)雜志社 > 《待分類》
