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如何避免断路器“越级跳闸”

 tuzhanbei2010 2020-03-13

我们数据中心一机房发生整列一路供电中断,PDU上级的分路交流开关没跳闸,列头柜总开关K1跳闸了(下文统一用K1表示)。检查线路无故障后,K1合闸,恢复正常。四天后,该现象再次发生。这是怎么回事呢?

哦,这种现象叫断路器的“越级跳闸”。你有没有检查过K1是否存在故障、核对K1上下级的整定值?

初步判断是K1本身发生了故障,准备更换K1,但断路器的整定值我一直没太明白,给我讲讲呗!

那就从基础知识说吧!

断路器


作用:切断和接通负荷电路,以及在短路电流对导体及其连接件造成危害前,切断故障线路。简单来说:是用来通电、断电的装置,并能切断故障。

列头柜断路器常见操作位置:合闸位置、分闸位置、TEST位置

Tips:如果故障时操作机构停留在TEST位置,如需合闸,须先调到分闸位置进行复位后才能进行合闸。

简单来说:Icu是断路器能作出保护动作前所承受的最大故障电流。

额定短路极限分断能力Icu和额定运行短路极限分断能力Ics(目前很多断路器能做到Icu=Ics)它们所代表的意义:假如某断路器的短路极限分断能力Icu=36KA,那么当线路中发生小于等于36KA的故障电流,断路器可以安全切断电路,如果当线路中发生大于36KA的故障电流,断路器的触头熔接、甚至发生爆炸等事故,这样断路器就已经失去了应有的作用,且不能再使用。

三段保护、整定、级间保护


三段保护


 简单来说:L保护、S保护、I保护。

·过载长延时保护L:过负荷故障保护,反时限特性(后文拓展介绍),可设置电流值、延时时间值。 

·短路短延时保护S:短路故障保护,须配合上下级设置整定值,可设置电流值、延时时间值。 

·短路瞬时保护I:短路故障主保护,瞬时动作,可设置电流值 。

整定简单来说就是对L保护、S保护、I保护设定的电流值、延时时间。

整定的目的:断路器从故障电流产生(故障点)到被分断这一段时间内电流所产生的热效应会加载在上游的各级断路器上,而断路器保护的正常逻辑是最近一个断路器能量达到分断临界点时,上级断路器能量尚处于一个可以接受的范围。

整定设置

①长延时过流脱扣器动作电流>线路最大负载电流X1.1, 可按脱扣器额定电流0.9-1.1倍整定,动作时间可达数百秒

②短延时过流脱扣器动作电流>线路尖峰电流X1.2,可按脱扣器额定电流3 -5倍整定;动作时间可分为  0.1S,0.2S,0.4S,0.6S

③瞬时过流脱扣器动作电流>线路尖峰电流X(1.5 -2.5),可按脱扣器额定电流10 -15倍整定 

级间保护(设置建议后文拓展介绍)

是指各级断路器的整定参数既要满足自身整定的计算原则又要满足上下级断路器整定参数的逻辑关系。

断路器整定值在设计文本里是有专门的配置说明页,这在运维接手前必须核对。

“越级跳闸”


那么,哪些情况会造成断路器“越级跳闸”呢?

简单来说,“越级跳闸”就是离故障点最近的断路器没有动作或虽然动作,而上一级断路器动作,从而导致停电范围、负面影响、经济损失的扩大。

当线路上有故障电流产生,“越级跳闸”的原因大致有以下几种情况:

·上级断路器自身存在故障 

·上级断路器整定电流小于下级断路器整定电流/额定电流

·上级断路器有保护装置而下级断路器没有

·经常带负荷操作断路器导致触点碳化,接触不良后电阻增大电流升高发热。

·上级断路器下端至下级断路器上端有绝缘降低或电流过大造成绝缘皮碳化现象形成软短路。

Tips击穿:瞬时高电压在固体绝缘最薄处击穿,形成一贯穿性的狭小通道,在这通道内析出碳的小颗粒。电击穿是永久的不可逆的,电气设备长期过负荷运行,因温度上升而发热,而发热与绝缘寿命有关,当设备发热能量不能及时扩散出去,久之必将造成绝缘的击穿。

哦~,知道原因,就可以提前做预防性检查啦!上次的列头柜K1准备更换了,请问要注意些什么?

好的,照着断路器面板说吧!

简单来说新更换断路器与被替换的断路器整定值要保持一致

断路器In=160A,额定电流(有时也叫壳体电流)为160安培,整定只能将空开额定电流整定小于等于In。

L段整定中有两个拨片

1) IN x过载保护电流值,这个设置In x=0.4,加上后面拨码设置一些数字的合作为倍率。本图拨码为0.04+0.08+0.16+0.32=0.6,所以过载保护电流为0.4+0.6=1倍,x=1,In x=160*1,160A。

2)t1是达到过载电流后,动作的时间。有3s和6s选择,本图拨码设置为6s。

S段整定中有两个拨片。

1)In x短路电流值,通过设置In x,加上后面拨码设置一些数字的合作为倍率。本图拨码为1.0+1.5+2.0=4.5,所以短路保护电流为4.5倍,x=4.5,In x=160*4.5=720A。

2)t2是保护动作时间,本图拨码设置为0.25s。

终于搞明白了,太谢谢啦!

哈哈,不客气!

划重点


一、在接手机房时根据设计核对断路器整定值并记录,定期更新。

二、维护人员应掌握断路器基本知识,理解'越级跳闸'的原因。

三、维护人员具备断路器整定设置、级间保护设置的能力,及时识别可能的风险

拓展


一、断路器其他保护,可根据实际应用场景进行设置

L保护

长延时脱扣电流Ir、长延时脱扣时间Tr

S保护

短延时脱扣电流Isd、短延时脱扣时间Tsd

I保护

瞬时短路脱扣电流Ii

G保护

接地故障电流保护Ig 

二、断路器整定方式

三、反时限特性和级间匹配

“反时限特性”是指动作时限与通入电流大小的平方成反比,通入电流越大,则动作时限越短(I2t =常数 )。能更快的切除被保护线路就近的故障。

如下图:电流越大,动作的时间就越短。

四、级间保护逻辑关系,最好的办法是将各级断路器的特性曲线、回路启动电流特性曲线及电缆的特性曲线绘制在同一个坐标图内,就能直观的显示出各级断路器的匹配关系。级间保护建议(断路器可分为:只有瞬动及过载长延时保护的是非选择性断路器,还带有短延时保护的是选择性断路器。)

①上下级均为选择性断路器时,上级断路器的长延时和短延时整定电流大于下级对应值的1.3倍;

②上级为选择型断路器,下级为非选择型时,上级的短延时整定电流大于下级瞬动电流的1.3倍;

③上下级均为非选择型断路器时, 上级长延时整定电流大于下级长延时整定电流2倍;上级瞬动电流大于下级瞬动电流1.4倍;末级非选择型断路器瞬动电流尽量小,但应躲过负载尖峰电流(1.5倍以上) 

④.短延时时间设置按配电级数依次分级,上级时间长于下级。

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