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一台1250kV·A的变压器，一次中压侧是6kV，二次低压侧为0.4kV，变压器的阻抗电压是6%，额定电流时1804A，短路电流时30.1kA。低压进线断路器的额定电流是2000A，长延时过载保护整定在0.8In=1600A，短延时短路保护整定在5In=10kA，瞬时短路保护整定值为8In=16kA。 某日低压开关柜的抽屉与分支母线接插处发生短路故障，且故障持续时间有半个多小时。在此期间中压断路器未保护动作，最后由低压进线断路器执行了保护动作。 故障发生时天气良好，温度也不高，低压开关柜开始时运行正常。 事故首先是一台400A抽屉出现短暂电弧，但低压进线断路器和400A抽屉中的断路器均未跳闸保护。现场人员将抽屉断路器紧急分断后抽出检查，未发现明显的问题。推入后继续运行。 第二次短暂电弧并未引起操作人员的注意，直到第三次强烈电弧引起低压进线断路器跳闸保护。事后发现低压开关柜的分支母线已经被严重损毁。 我们来看第一次故障录波记录：
从故障录波看，事故发生时在故障点出现了三相短路。其中电流最高瞬时值是B相的500A，也即低压系统B相的7.5kA。 第一次短路故障持续了160ms。 事后检查，发现低压开关柜中一套400A的抽屉回路与分支母线接插处的绝缘支撑件发生严重的烧蚀破坏。因此可以断定，第一次故障时因为过热和灰尘引起爬电击穿造成的。事故发生后，电弧将灰尘吹掉使得爬电击穿现象自动停止。 我们来看第二次故障录波记录：
图中我们看到一个现象：B相和C相的电流波形是重合的，而且与A相反相。此波形说明A相出现了相对地短路，即单相接地故障。 我们看到A相电流的最大值是850A左右，乘以变压器变比15后得到低压A相的单相接地故障电流是12.75kA，故障存在的时间是180ms。 由前边的描述可知，第二次故障发生在操作人员再次合闸运行之后。由于第一次故障电弧使得分支母线的绝缘支撑件绝缘能力受到严重破坏，所以第二次故障的原因就是单相接地故障。虽然故障电弧仅存在了很短暂的时间，但分支母线的绝缘支撑件其绝缘能力已经被完全破坏了。 我们再看第三次故障录波记录：
第三次故障录波波形就是单纯的三相短路，6kV侧的电流最大值时1150A，折合到400V低压侧相当于17.25kA。此电流值已经超过低压进线断路器的瞬时整定值16kA了，于是当三相短路电流最大值连续出现了5个周波100ms后，断路器执行了短路保护。 因为短路发生在分支母线上，所以处于故障点下游的400A抽屉中的断路器当然不会跳闸。 值得注意的是：低压开关柜的维护和保养十分重要，应当定期地区清扫开关柜内各个部件上面的灰尘，特别是各类绝缘件上面的灰尘；定期检查低压开关柜的运行状况，一旦发现绝缘件有问题应当立即更换，消除事故隐患。 编后语：如果说真有什么秘籍的话，那应该就是严格按照规范操作，按照标准操作，任何疏漏或侥幸都可能付出代价！ 本文选自《低压成套开关设备的原理及其控制技术》第2版，由机械工业出版社E视界整理发布。 其中非常重要的一点是：本书是以GB7251.1-2013标准为基础的。小编也将此标准放入资源库中，大家可以下载。 番外篇：解读GB7251.1的2013与2005版的对比区别 主要技术变化如下： ——取消了原GB 7251.1/IEC 60439-1本身是产品标准，同时又是GB 7251/IEC 60439系列产品的“总则”标准的双重功能； ——GB7251.1仅是一个有关GB7251系列产品的“总则”标准； ——GB7251.12取代了原GB 7251.1产品标准； ——通过验证方式取消了型式试验成套设备（TTA）和部分型式试验成套设备（PTTA）的区别； ——采用了3种不同但等效的验证要求的形式：即通过验证试验、验证比较和验证评估； ——详尽描述了关于温升的要求； ——包含了成套设备空壳体标准（GB/T 2064）的要求； ——标准的整个结构与其作为“总则”标准的新功能相匹配。 我们来仔细探讨一番： 1.取消了GB7251.1的双重角色 GB7251.1-2005（IEC60439-1:1999）扮演双重角色，它既是成套设备的产品标准，又是其它相关成套设备的总则文件。相比之下，GB7251.1-2013不再是产品标准，而是纯粹意义上的总则文件。 同时GB7251又配套了若干系列的辅助标准——产品标准，每一个产品标准只涉及一个对特殊类型的成套设备的要求。 例如：IEC61439-0是用户指南，用于对读者进行阅读指导；IEC61439-1是总则，IEC61439-2是低压成套开关设备，IEC61439-3是配电板，IEC61439-4是建筑工地开关设备，IEC61439-5是动力电网配电成套开关设备，IEC61439-6是母线干线系统。 当读者需要了解与低压成套开关设备相关的型式试验标准时，必须将IEC61439-1和IEC61439-2两部分配套使用。 同理，若读者需要了解与动力电网配电成套开关设备相关的型式试验标准时，则必须将IEC61439-1和IEC61439-5两部分配套使用。 2.取消了TTA和PTTA 我们知道在GB7251.1-2005中对低压成套开关设备分为型式试验的成套设备（TTA）和部分型式试验的成套设备（PTTA），这里的TTA是指符合一种已经确认的类型或系统的低压成套开关设备和控制设备，它与按照本部分验证过的成套设备相比，不存在可能会影响性能的差异；而PTTA是指一种低压成套开关设备和控制设备，它既包含型式试验的方案，也包括未经型式试验的方案，而后者是从已进行相关试验的型式试验方案中派生（例如通过计算）出来的。 PTTA中的关键词是通过计算来确定开关柜的型式和结构，这里的计算依据是GB/T 24276-2009《评估部分型式试验的低压成套开关设备和控制设备（PTTA）温升的外推法》，其等同使用的标准是IEC/TR 60890:1987；还有GB/T 24277-2009《评估部分型式试验成套设备（PTTA）短路耐受强度的一种方法》，其等同使用的标准是IEC/TR 61117:1992。 虽然有了设计和制造PTTA低压开关柜的指导文件，但是其计算的繁难程度超过了一般制造厂的计算能力，使得PTTA事实上很难实现。 为此，GB7251.1-2013和IEC61439-1:2011中取消了TTA和PTTA。并且规定，低压开关柜制造厂若要生产某种型号的低压成套开关设备，则必须先行送检该型低压开关柜进行型式试验，只有通过该型低压开关柜的型式试验后，才准许生产该型低压成套开关设备。 另外，标准中还规定即使是空柜也要进行对应的型式试验。 3.在介电性能试验中GB7251.1-2013和GB7251.1-2005的差异 在GB7251.1-2005中，规定介电试验的额定绝缘电压Ui的范围在300V<Ui≤690V中时，介电试验电压的交流方均根值为2500V。在GB7251.1-2013和IEC61439-1:2011中，介电试验电压降低到1890V。 耐压测试的时间在GB7251.1-2005中是5秒，在GB7251.1-2013和IEC60439-1:2011中为7秒，可见耐压测试的时间加长了。 4.在温升极限值对于电源工频频率为50Hz与60Hz之间的区别 在GB7251.1-2013和IEC61439-1:2011中规定，当额定电流小于或者等于800A时，温升极限值对于工频为50赫兹和60赫兹是相同的；当额定电流大于800A时，60赫兹的温升极限为50赫兹的95%。 另外，在GB7251.1-2013和IEC61439-1:2011中规定做分支母线的温升试验时要求按分散系数为1来考虑，即分支母线负载电流之和等于分支母线电流。这个要求相对于GB7251.1-2005和IEC60439-1:1999来说是提高了。 5.短路电流验证 ●短时耐受电流不超过10kA时开关柜可不做短路电流验证试验 ●熔断器的截断电流小于17kA时开关柜可不做短路电流验证试验 ●与变压器直接相连的辅助电路可不做短路电流验证试验 6.关于证书 在额定电压为690V时所获得的型式试验证书可用于380V和400V系统，但是在额定电压为380V时所获得的型式试验证书不能覆盖400V系统。 因为380x1.05=399V小于400V。IEC61439规定证书所覆盖的额定电压与试验电压之比最高为1.05倍，因此380V下进行的型式试验获取的试验证书不能覆盖400V额定电压系统。 GB7251.1-2013（IEC61439-1:2011）与GB 7251.1-2005（IEC60439-1:1999）之间的区别不止于此，限于篇幅不再枚举。总之，IEC61439对低压成套开关设备的型式试验来说，其意义是深刻，其影响是深远的。 |
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