劉 洋，范旭庚，李昕洋

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司煉鐵作業(yè)部，河北唐山 063299）

0 引言

某鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)3#主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中故障停機(jī)。再次啟動(dòng)該設(shè)備發(fā)現(xiàn)：3#風(fēng)機(jī)電機(jī)軟啟動(dòng)完成，即將并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)運(yùn)行柜斷路器合閘瞬間又跳閘，啟動(dòng)失敗，3#電機(jī)控制柜報(bào)出運(yùn)行柜合閘返回故障；啟動(dòng)4#主抽風(fēng)機(jī)，4#風(fēng)機(jī)運(yùn)行柜合閘瞬間跳閘，啟動(dòng)失敗，報(bào)4#風(fēng)機(jī)運(yùn)行柜合閘返回故障，現(xiàn)象與3#風(fēng)機(jī)相同?，F(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)變頻設(shè)備、電機(jī)控制柜、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)備妥條件、PLC 控制邏輯、分閘條件及高壓柜斷路器的分閘回路等進(jìn)行了細(xì)致檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常，最后排查為斷路器欠壓脫扣裝置（圖1）故障，將欠壓脫扣器屏蔽后風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)。

1 欠壓脫扣器的作用及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

欠壓脫扣器是斷路器的一種保護(hù)性附件。當(dāng)線路發(fā)生短路、接地故障時(shí)，線路電壓會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降低甚至消失，造成負(fù)載設(shè)備故障。例如：電機(jī)輸出力矩降低甚至堵轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的過電流，導(dǎo)致電機(jī)燒毀；當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí)，大量電機(jī)的自起動(dòng)又會(huì)使系統(tǒng)電壓大幅度下降，造成二次故障。再如醫(yī)院、科研等單位，電網(wǎng)欠壓造成的設(shè)備異常運(yùn)行可能會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。欠壓脫扣器工作時(shí)，其線圈連接于電路相間，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低到某一規(guī)定值時(shí)，失壓脫扣器的電磁鐵的吸力變小，內(nèi)部杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)作用于斷路器脫扣機(jī)構(gòu)，使斷路器斷開?，F(xiàn)在大多數(shù)成套配電設(shè)備上，尤其是低壓斷路器上都使用了欠壓脫扣線圈，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的欠壓保護(hù)功能。

圖1 斷路器欠壓脫扣器實(shí)物

案例所述的欠壓脫扣器連接于10 kV 開關(guān)柜直流控制電源的正負(fù)極之間（圖2）。根據(jù)GB/T 11022—2011《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》中規(guī)定：當(dāng)電源電壓低于欠電壓脫扣器額定電的35%時(shí)，欠電壓脫扣器應(yīng)動(dòng)作使開關(guān)裝置分閘且斷路器應(yīng)不能合閘；當(dāng)電源電壓高于欠電壓脫扣器額定電壓的85%時(shí)，欠電壓脫扣器能保證斷路器正常工作；當(dāng)電源電壓超過欠電壓脫扣器額定電壓的65%時(shí)，它不該動(dòng)作來操作開關(guān)裝置。而上述故障發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員測(cè)量主抽高壓配電系統(tǒng)控制電源電壓為DC 218 V，而額定工作電壓為DC 220 V，僅僅低于額定電壓0.9%，故這起故障中涉及的斷路器欠壓脫扣器是有故障的。

2 10 kV 配電系統(tǒng)二次回路欠壓脫扣器的使用分析

案例中主抽風(fēng)機(jī)10 kV 配電系統(tǒng)控制電源上加設(shè)欠壓脫扣器，其設(shè)計(jì)意圖是為了監(jiān)測(cè)10 kV 配電系統(tǒng)二次回路供電的電源狀態(tài)。10 kV 配電系統(tǒng)二次回路控制電源非常重要，它肩負(fù)著系統(tǒng)安全的重大使命，要求控制電源必須可靠，以保證自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)設(shè)備或人能在任何時(shí)候切斷回路，限制事故、故障的發(fā)展。如果配電柜在合閘運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，控制電源意外掉電未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而帶病運(yùn)行是非常危險(xiǎn)的。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要及時(shí)切斷故障回路，控制回路因電源丟失無法動(dòng)作，勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。故在10 kV 配電系統(tǒng)控制電源上加設(shè)欠壓脫扣器是有道理的。

圖2 欠壓脫扣器原理

基于10 kV 配電系統(tǒng)二次回路控制電源的重要性，一般設(shè)計(jì)中10 kV 配電系統(tǒng)的二次回路普遍采用直流屏供電。目前直流電源屏已廣泛運(yùn)用于中小型發(fā)電廠、水電站、各類變電站、開閉所和其他使用直流設(shè)備的用戶（如石化、礦山、鐵路等）中。它已成為保證電網(wǎng)及發(fā)電廠安全運(yùn)行的重要設(shè)備，為各類斷路器（電磁操動(dòng)式、彈簧儲(chǔ)能式）提供分、合閘電源，以及給二次回路中的儀表、控制回路、繼電保護(hù)和事故照明等各類高低壓設(shè)備用電提供直流電源。特別是在故障發(fā)生時(shí)，它是整個(gè)變電站內(nèi)部各種控制裝置、保護(hù)裝置的備用電源，在整個(gè)變電、配電自動(dòng)化系統(tǒng)中起著十分重要的作用。配電室直流供電技術(shù)發(fā)展至今已非常完備，其制作工藝、系統(tǒng)性能具有較高的可靠性。部分開放式接口設(shè)計(jì)的直流屏，還具有強(qiáng)大的通信功能，方便地實(shí)現(xiàn)與變電站RTU 裝置或電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（DCS）相連，并根據(jù)用戶需要傳遞相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和告警信息，故采用可靠廠商制作的直流供電裝置是可以滿足10 kV 配電系統(tǒng)正常運(yùn)行的。案例中鋼鐵廠10 kV 配電系統(tǒng)運(yùn)行10 a 以來，各個(gè)區(qū)域的直流電源從未出現(xiàn)過斷電問題，運(yùn)行非?？煽?。欠壓脫扣器僅僅依靠電磁線圈的吸附力來判定系統(tǒng)電壓合格與否，而欠壓線圈長(zhǎng)期帶電，一旦老化容易造成吸力不足導(dǎo)致誤動(dòng)。且對(duì)于電網(wǎng)暫態(tài)故障導(dǎo)致的電壓波動(dòng)，欠壓脫扣器因無法設(shè)置脫扣延時(shí)，只能作用于跳閘。故通過欠壓脫扣器來實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)存在諸多不可靠因素。案例的欠壓脫扣器安裝工藝繁雜，脫扣動(dòng)作杠桿與斷路器機(jī)構(gòu)同軸連接，現(xiàn)場(chǎng)無法更換、修復(fù)，必須返廠處理，耽誤現(xiàn)場(chǎng)供電恢復(fù)。這樣用一種高故障率的裝置來保證一個(gè)相對(duì)可靠系統(tǒng)的運(yùn)行安全是不合理的，因此應(yīng)將此處安裝的欠壓脫扣器拆除。

配電柜直流電源屏雖具有較高的可靠性，但是其造價(jià)昂貴。普通100 AH 的直流供電裝置造價(jià)在10 萬(wàn)元左右。對(duì)于配電柜數(shù)量較少，負(fù)荷等級(jí)不高，無人值守的小型10 kV 供電系統(tǒng)，單獨(dú)設(shè)置直流裝置是非常不劃算的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)通常采用交流電源直接供電或者自距離較遠(yuǎn)的直流電源柜引入二次回路電源，其供電可靠性大大降低，為防止該系統(tǒng)控制電源故障對(duì)主干電網(wǎng)產(chǎn)生不良后果，可考慮在該系統(tǒng)10 kV 配電柜控制電源上加設(shè)欠壓脫扣器。

3 結(jié)束語(yǔ)

10 kV 配電系統(tǒng)二次回路應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來選擇是否配置欠壓脫扣器。負(fù)載等級(jí)較高、對(duì)停電影響較大的10 kV 配電站應(yīng)選用質(zhì)量好、可靠性高的直流供電屏作為其二次回路的控制電源。負(fù)載等級(jí)低的微小型配電系統(tǒng)可考慮選用控制電源欠壓脫扣器。控制電源欠壓脫扣器對(duì)直流屏用戶意義不大。另外對(duì)于工程技術(shù)人員在審核技術(shù)方案時(shí)，應(yīng)關(guān)注此類技術(shù)細(xì)節(jié)。尤其在進(jìn)口設(shè)備方面，因技術(shù)交流中語(yǔ)言不通，交流不暢，易要求外方“高配”、“全配”供貨，可能會(huì)將一些不必要的選配裝置也納入采購(gòu)中，既增加了成本對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用也是無益的。