基于躲过重合闸时间的欠压脱扣器延时整定方法

摘要：配电变压器低压侧装有欠压脱扣器，当出现欠压时可瞬间或经过延时后使低压断路器跳闸，保护用电设备。延时整定不合理往往会造成不必要的停电。文章创新性地从躲过电网正常电压波动（重合闸）方面考虑，提出一种新的欠压脱扣器延时整定方法，并计算出了深圳地区欠压脱扣器的合理延时时间。

关键词：欠压脱扣器；延时时间；整定；电压波动；重合闸时间；配电变压器 文献标识码：A

中图分类号：TM762 文章编号：1009-2374（2017）06-0012-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.006

外部电压在额定电压的35%～70%时，变压器低压侧欠压脱扣装置将动作、跳开低压断路器。造成欠压的原因主要分为断电失压、电网低电压和电压波动三种。断电失压和电网低电压时要求欠压脱扣器都必须可靠动作，而电网正常电压波动时欠压脱扣器应可靠不动作，因此欠压脱扣器动作延时时间既要满足保护用电设备的要求，又要躲过电网电压正常波动的时间。本文根据现场运行经验，提出了基于躲过重合闸时间的欠压脱扣延时整定方法。

1 欠压脱扣器原理及功能

欠压脱扣器一般工作原理为：当线路电压正常（85%～110%额定电压）时，欠压脱扣器的衔铁被其铁芯吸住，断路器处于运行（闭合）状态，当线路电压降低到70%额定电压以下时，其衔铁脱扣器的铁芯电磁力减小，直至不能吸住衔铁、衔铁脱开并带动拉杆撞击断路器的脱扣杆，使断路器跳闸。

电网失压后，若用户侧低压断路器无欠压脱扣功能，在线路故障跳闸、限电、检修等情况下低压断路器将保持闭合。如果电网恢复供电，一方面，由于操作过电压和冲击等原因，会造成瞬间的过电压，对用户设备造成严重威胁甚至损坏；另一方面，由于所有线路的低压断路器都保持闭合，所有用户设备将同时启动，启动电流很大，引起线路瞬时过载，对电网安全运行极为不利。

安全方面，运行电压过低（降到70%额定电压以下）时，如果低压断路器不跳闸，将可能导致电网无功功率缺额增大与电压进一步下降的恶性循环，严重的最终可能导致配电网系统崩溃，从而造成大面积停电事故。

对电动机，由于其最大转矩与运行电压的平方成正比，因此它的最大转矩将随着电网电压的下降而急剧下降。当最大转矩下降到临界转矩时，电压再稍有下降，电动机就会发生疲倒、堵转，致使其工作电流急剧上升并达到数倍额定电流，最终可能因电流过大而烧毁绕组、引起短路。

2 欠压脱扣器分类

2.1 瞬时型欠压脱扣器

当电压为额定电压的35%～70%时，瞬时型欠压脱扣器立即动作跳开低压侧主断路器，最大限度减少设备低电压工作时间。但是当电网电压正常波动时，由于欠压持续时间比较短，电压波动之后会很快恢复正常，对用户设备的影响较小，但是瞬时型欠压脱扣器也会立即动作，导致用户侧感知频繁停电，加之低压侧断路器一般没有自动重合闸功能，因而对电网和用户供电的影响

较大。

2.2 延时型欠压脱扣器

当电压为额定电压的35%～70%时，延时型脱扣器并不立即动作，而是经过0～5s（可整定）的延时之后才跳开低压侧主断路器。延时型欠压脱扣器可有效避开电网电压瞬间波动引起的频繁动作，只有当断电或持续低电压时欠压脱扣器才动作跳开低压侧主断路器，动作次数大幅度降低。

3 延时整定原则

欠压脱扣器的延时时间是为了躲过因雷击、大风、绝缘污闪、树枝树叶碰触等瞬时故障引起的电压波动。欠压脱扣装置延时设置不合理，往往会造成用户的不必要损失。本文根据现场运行经验，提出了基于躲过瞬时故障时高压断路器重合闸时间的欠压脱扣器延时整定方法。考虑两种情况：第一，须躲过变压器所在线路发生故障并重合闸的欠压时间；第二，须躲过和变压器所在线路同一变电站母线的其他线路发生故障并重合闸的欠压时间。变电站出线断路器都配有继电保护装置，线路发生瞬时故障后，保护装置经过整定时间后发出跳闸命令、断路器断开，再经过一定的延时后重合闸动作，由于为瞬间故障，重合闸后故障消失、电压恢复正常。欠压持续时间比较短，电压波动之后会很快恢复正常，对用户设备的影响较小，欠压脱扣器不应动作。为了减少变压器低压侧频繁停电，欠压脱扣器的延时时间必须大于上述欠压持续时间。

4 延时时间计算

4.1 变压器所在线路发生瞬时性故障

变压器所在线路发生瞬时性故障后，假设电压瞬间变为0，欠压脱扣器开始计时，线路出线断路器保護经过T11的整定时间后发出跳闸命令，再经断路器固有分闸时间T12后断路器分闸，之后经过T13的整定时间后重合闸保护动作，断路器经固有合闸时间T12（假设断路器分合闸时间相同）后合上，由于瞬时性故障已消失，此时电压恢复正常。从发生故障到断路器完全合上期间，变压器一直处于欠压状态，欠压脱扣器将持续计时T1，为了躲过本次电压波动，欠压脱扣器的延时整定时间须大于T1。动作时序如图2所示：

深圳电网10kV站内断路器保护类型及其整定时间如下：

为了求得最合理的延时时间，在计算T1时应取三段式保护中整定时间最长的零序保护时间为依据，取T11=1s。重合闸时间T13=1s。

而按照相关规定，弹簧操作机构的断路器分合闸时间须满足T12≤0.06S，在此取T12=0.06s。

T1=T11+T12+T13+T12=2.12s

考虑到常见的SNW1型欠压脱扣器的延时时间精度为±10%，则为了躲过变压器所在线路发生的瞬时性故障，欠压脱扣器延时整定时间须满足T>1.1T1=2.332s。

4.2 同一母线上的其他线路发生瞬时性故障

假设变压器所在线路为F01，和属同一变电站站内母线上的另一线路F02发生故障后，站内母线电压瞬间变为0，F01变压器电压也为0，经过T11的整定时间后，F02出线断路器保护发出跳闸命令，再经过固有分闸时间T12后F02出线断路器分开，故障点隔离、母线电压及变压器电压恢复正常，欠压脱扣器及时结束。之后经过重合闸整定时间T13后F02保护动作，最后经过固有合闸时间T13后断路器合闸、瞬时性故障消失，在此过程中F01变压器电压一直为正常电压。F01变压器低压侧欠压脱扣器欠压时间为（T11+T12）。动作时序如图3所示：

考虑到常见的SNW1型欠压脱扣器的延时时间精度为±10%，为了躲过和变压器所在线路同一母线上的其他线路发生故障时的电压波动，欠压脱扣器延时整定时间T2>1.1（T11+T12）=1.166s。

综合以上两种情况，分析认为欠压脱扣器的延时整定时间T>MAX（T1，T2）=2.332s。该整定时间可躲过常见的电网正常电压波动，保障用户设备持续不间断运行。

5 结语

从躲过电网正常电压波动（重合闸）方面考虑，提出了一种新的欠压脱扣器延时整定方法，并计算出了深圳地区配电变压器低压侧欠压脱扣器的延时整定时间为大于2.332s。由于各个地区电网继电保护整定时间不同，欠压脱扣器的合理延时时间也不同，根据本文提供的思路，可简单、方便地计算出相应的时间，从而大大减少欠压脱扣器的误动次数，提高供电可靠性。

参考文献

[1] 焦日升，徐庆.大型变电站取消站用变压器低压侧主断路器欠压脱扣器分析[J].吉林电力，2012，40（2）.

[2] 孙志能.低压电网欠压脱扣装置配置与安全管理[J].供用电，2016，（5）.

[3] 罗志祥，周祥才，严晓芬.高可靠永磁欠压脱扣器的研究和设计[J].低压电器，2013，（14）.

[4] 郑建华，郑卫东，齐晓中，赵岩.工业区欠压跳闸的影响[J].电气技术，2010，29（24）.

[5] 谭新生，杜创，吴转燕.失压（欠压）脱扣开关存在的问题[J].农村电气化，2011，（3）.

[6] 黄福全.一起220kV电网瞬间故障引起用户负荷损失的事故[J].电力安全技术，2011，13（3）.

[7] 马宇辉，吴文宣，江道灼.取消低压断路器欠压（失压）脱扣功能的危害及对策[J].继电器，2007，35（18）.

作者简介：胡国军（1973-），男，湖南长沙人，深圳供电局有限公司工程师，研究方向：配电网运行、管理。

（责任编辑：黄银芳）