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建筑电气设计|断路器误跳闸怎么办?原来问题出在这儿……

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低压空气断路器是低压配电系统的主要设备,无论在电气设备空载、负载或短路故障时,它都应能可靠地工作。它的主要作用是保护线路及设备,能接通、承载和分断正常电路条件下的电流,也能在规定的非正常条件下(例如短路条件下)接通、承载电流一定时间和分断电流的一种机械开关电器。

低压空气断路器也称为框架断路器,框架电流范围630~6300A,主要用于低压配电系统的进线、母联及其他大电流回路。在实际应用中出现过断路器误跳闸,指的是在系统没有短路现象、线路没有异常的情况下,断路器自动跳闸。常见原因如下:

常见原因

1)合闸电源消失,如合闸熔断器、控制熔断器熔断或接触不良;

2)就地控制箱内合闸电源小开关未合上;

3)断路器合闸闭锁动作,信号未复归;

4)断路器操作控制箱内“远方-就地”选择开关在就地位置;

5)控制回路断线;

6)同步回路断线;

7)合闸线圈及合闸回路继电器烧坏;

8)操作继电器故障;

9)控制把手失灵;

10)控制开关接点接触不良;

11)断路器辅助接点接触不良;

12)操作机构故障;

13)直流电压过低;

14)直流接触器接点接触不良 。

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1、几起空气断路器误跳闸案例

案例1:欠压脱扣器异常

某陶瓷厂电热隧道窑配电盘装设一台DW15型低压空气断路器,在外部10kV电网遭受雷击后该DW15型断路器常出现跳闸现象,使整窑陶瓷产品质量受影响。陶瓷厂电工认为该断路器的质量有问题,更换同型号产品后在电网受雷击时依旧出现跳闸现象。后笔者到现场检查断路器及综合各方面情况判断为雷击10kV线路时电压出现瞬时降低的闪变现象,而该DW15型断路器的欠压脱扣器未经延时才造成误跳闸,欠压脱扣器经加装延时继电器后未再发生误跳闸现象。

案例2:端子排受潮引起的误跳闸

某选矿厂一矿粉输送带电机由一台DW45型低压智能空气断路器控制,其断路器分合控制箱安装于电机旁。该断路器在阴雨天气时偶尔出现误跳闸现象,经对断路器检查未发现问题,检查控制箱发现端子排腐蚀严重且分闸线圈至端子排的配线与直流正电源端子相邻,根据故障现象分析为阴雨天气时端子排受潮导致分闸线圈与正电源导通引起误跳闸,经更换端子排并对控制箱密封处理未再发生误跳闸现象。

案例3:整定值未及时调整

某选矿厂一竖井提升机电机由一台DW45型低压智能空气断路器控制,在竖井设备增容后时常出现跳闸现象,在竖井所有负载均投入后实测配变低压侧电压为372V,分析认为是竖井设备增容后导致配变低压侧输出电压偏低造成电机在低电压时有堵转电流产生引起跳闸,在调整配变运行档位及适当调高断路器脱扣器整定电流后未再发生误跳闸现象。

2、空气断路器误跳闸的原因分析

通过对上述几起误跳闸案例及空气断路器结构、电气回路原理的分析,可将运行中的空气断路器发生误跳闸的故障分为机械及电气两方面的原因。

2.1 机械方面故障原因:

(1)合闸维持支架和分闸锁扣维持不住,造成跳闸;

(2)操作机构故障造成跳闸;

(3)脱扣线圈故障。

2.2 电气方面故障原因:

(1)电子脱扣器保护装置故障或者误动作:由于电子脱扣器内部故障,发出错误指令使得脱扣装置动作,从而引起断路器误跳闸;

(2)电子脱扣器故障整定值不当:由于下游出现短暂用电高峰,导致配置超出电子脱扣器的整定值,引起断路器跳闸;

(3)电流、电压互感器回路故障:电压互感器故障,导致电子脱扣器供电电源异常,脱扣器不能正常工作,引起断路器跳闸;电流互感器故障,导致电子脱扣器检测到主回路的电流值不真实,并且使得电子脱扣器误判断,引起断路器误跳闸;

(4)测量链路故障:比如额定插块接触不良,使得脱扣器检测电路回路引入干扰,导致脱扣器误脱扣;

(5)电子脱扣器与电流互感器之间的连接不牢靠:电子脱扣器通过电流互感器采样,经过运算放大器后送入微处理器处理。当电流互感器与运算放大器之间的连接不稳时,会有干扰引入,导致电流互感器感应电压增加。由于该感应电压增加,微处理器会误以为回路中流过大电流并发出脱扣指令,从而使断路器分闸。

(6)分闸线圈即分励脱扣器故障,发出分闸指令引起误动作:通过分闸线圈可实现对断路器实现分闸遥控,当分闸线圈出现故障,引起推杆动作发出装置触发命令时,通过机械联动装置使得断路器内部分闸装置动作,从而使断路器跳闸;

(7)欠电压线圈故障或电网电压波动,发出欠电压指令引起误跳闸:由于电网电压波动较大(如母线上其他出线回路短路)引起回路中的电压出现瞬间降低至额定电压的70%时,此时欠电压脱扣器会推杆触发,通过机械联动装置,使得断路器内部分闸装置动作,从而使断路器跳闸。为了避免由于电压的瞬降造成误跳闸,建议在使用欠电压线圈的同时配合延时继电器使用,延时时间可选择;

(8)二次回路绝缘不良,直流系统发生两点接地,二次回路故障导致断路器误跳闸。当然,还有部分智能空气断路器的电气故障原因可以根据电子脱扣器对应的信号指示灯来进行判断,这样对误跳闸的判断可起到事半功倍的作用,如ABB的new Emax系列的电子脱扣器PR121/PR122等产品。

3、运行中断路器误跳闸故障的判断及处理

空气断路器在运行中发生跳闸故障后可根据跳闸现象的相关特征进行初步判定是否为误跳闸。

(1)根据线路中的实时检测系统,确认在跳闸前计量表测量值正常、信号指示正常,表示系统无短路故障或长时间过载现象。

(2)跳闸后,检测该断路器回路的电流表及有功、无功表指示为零,确认该断路器确实跳闸。

(3)跳闸后,检测空气断路器的复位按钮是否弹出,灭弧罩是否存在拉弧痕迹,如无拉弧,表明系统无短路故障或长时间过载现象。

根据初步判断的结果进行处理:

(1)若确认是由于人员误碰、误操作或受机械外力振动,保护盘受外力振动等原因引起的误跳闸,确认非开关故障原因,应根据调度命令将断路器恢复送电。

(2)如是其他电气、机械部分故障或无法判明故障原因,无法立即恢复送电,运行人员应按调度要求做好断路器停电措施,转为检修处理,交由专业工程师解决。

结语

目前断路器的应用范围广泛,误跳闸现象较为普遍,了解其产生的故障机理可帮助快速查找及确定故障性质,对尽快恢复送电及提高维护人员技能水平有积极的意义。

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