10 kV饋線自動(dòng)化開關(guān)實(shí)踐探討

劉浩

摘 ?要：饋線自動(dòng)化是配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，也是配電功能中重要的功能之一，能有效提高供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。介紹了自動(dòng)化開關(guān)的數(shù)量和布點(diǎn)要求，列舉了10 kV柱上自動(dòng)化開關(guān)典型應(yīng)用方案，闡述了自動(dòng)化開關(guān)存在的問題及其解決建議，以期為提高供電可靠性提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：饋線自動(dòng)化;配電系統(tǒng);配電功能;自動(dòng)化開關(guān)

中圖分類號(hào)：TM76 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.100

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，人們的生產(chǎn)和生活對(duì)用電的要求越來(lái)越高，配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)成為了電網(wǎng)建設(shè)的重要部分。但在饋線自動(dòng)化技術(shù)方面仍有許多未解決的難題，導(dǎo)致配電系統(tǒng)常發(fā)生故障，影響了配網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)。因此，如何做好饋線自動(dòng)化開關(guān)的實(shí)踐應(yīng)用成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進(jìn)行討論、分析。

1 ?自動(dòng)化開關(guān)的數(shù)量和布點(diǎn)要求

1.1 ?自動(dòng)化開關(guān)的數(shù)量配置

實(shí)施饋線自動(dòng)化必然要對(duì)原有的開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)化改造，或新建線路開關(guān)采用自動(dòng)化開關(guān)。采用自動(dòng)化開關(guān)的數(shù)量越多，受故障影響的用戶數(shù)越少、時(shí)間越短，但工程造價(jià)越高，且兩者不屬于線性關(guān)系。按照10 kV線路故障發(fā)生位置的統(tǒng)計(jì)分析得出，發(fā)生在配網(wǎng)線路主干線、分支線的故障分別占43%和57%.其中，一級(jí)分支線和二級(jí)以后支線的故障比例分別為24%和33%，主干線各分段之間故障比例基本符合平均規(guī)律。選取10 kV架空饋線典型接線方式，通過(guò)配置不同數(shù)量的自動(dòng)化開關(guān)進(jìn)行效益分析得出了配電自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量與投資收益的關(guān)系。

隨著自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量的增加，投資收益大幅下降，為了節(jié)省投資，經(jīng)論證，將10 kV架空饋線主線的分段和聯(lián)絡(luò)開關(guān)改為自動(dòng)化開關(guān)的總體投資收益最高，且分段開關(guān)數(shù)量不超過(guò)3臺(tái)，最多不超過(guò)4臺(tái)。

1.2 ?自動(dòng)化開關(guān)的布點(diǎn)

1.2.1 ?電壓-時(shí)間型自動(dòng)化開關(guān)的布點(diǎn)

實(shí)施電壓-時(shí)間型饋線自動(dòng)化的線路，應(yīng)綜合考慮線路長(zhǎng)度、負(fù)荷和用戶數(shù)等因素，主干線選用自動(dòng)化負(fù)荷開關(guān)應(yīng)按“三分段一聯(lián)絡(luò)”規(guī)劃，主干線設(shè)2臺(tái)自動(dòng)化分段開關(guān)。當(dāng)主干線線路較長(zhǎng)時(shí)，可酌情增加1臺(tái)自動(dòng)化分段開關(guān)，即主干線分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)合計(jì)不超過(guò)4臺(tái)。

當(dāng)分支線路的長(zhǎng)度較長(zhǎng)、設(shè)備或線路老舊、故障頻繁時(shí)，如果供電可靠性要求不高，則該分支線路可設(shè)置自動(dòng)化負(fù)荷開關(guān);如果供電可靠性要求較高，則該分支線路可設(shè)置自動(dòng)化斷路器。

1.2.2 ?電壓-電流型自動(dòng)化開關(guān)的布點(diǎn)

實(shí)施電壓-電流型饋線自動(dòng)化的線路，應(yīng)綜合考慮線路長(zhǎng)度、負(fù)荷和用戶數(shù)等因素對(duì)主干線進(jìn)行分段。一般情況下，主干線宜設(shè)兩三個(gè)分段負(fù)荷開關(guān)，將線路分成三四段。電壓-電流型自動(dòng)化開關(guān)在變電站開關(guān)第一次重合閘后如果沒有檢測(cè)到故障信息，則將閉鎖分閘，即此開關(guān)在變電站開關(guān)第二次重合閘時(shí)處于閉合狀態(tài)。此時(shí)，如果線路較長(zhǎng)，且故障發(fā)生在線路末端，由于勵(lì)磁涌流的緣故，則可能會(huì)引起變電站開關(guān)誤動(dòng)，影響非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。因此，當(dāng)線路較長(zhǎng)，主干線、分支線用自動(dòng)化分段開關(guān)分段超過(guò)5段時(shí)，應(yīng)配置1臺(tái)主干線分段斷路器，并設(shè)置于線路前1/3位置，這樣可以滿足縮小停電范圍的要求，又可有效減少變電站出線開關(guān)跳閘次數(shù)。當(dāng)分支線路的長(zhǎng)度較長(zhǎng)、設(shè)備或線路老舊、故障頻繁時(shí)，可設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)。

1.2.3 ?真空斷路器自動(dòng)化開關(guān)的布點(diǎn)

對(duì)于線路主線和分支線上配置真空斷路器自動(dòng)化開關(guān)，雖然在一定程度上能滿足縮小停電范圍和減少變電站出線開關(guān)跳閘次數(shù)的要求，但真空斷路器自動(dòng)化開關(guān)在繼電保護(hù)方面不能

保證上、下級(jí)之間的選擇性，根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50020—2009）中的4.0.6，供配電系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠，同一電壓等級(jí)的配電級(jí)數(shù)高壓不宜多于二級(jí)，低壓不宜多于二級(jí);電力系統(tǒng)容許繼電保護(hù)的時(shí)限級(jí)數(shù)對(duì)于10 kV而言，正常情況下只限于二級(jí)，如果配電級(jí)數(shù)超過(guò)三級(jí)，則中間一級(jí)勢(shì)必要與上一級(jí)、下一級(jí)之間無(wú)選擇性。因此，對(duì)于10 kV線路而言，應(yīng)限制斷路器的使用，為了達(dá)到“二級(jí)”配電級(jí)數(shù)的要求，每回線路主線上和分支線上最多各配置1臺(tái)斷路器自動(dòng)化開關(guān)的投資收效率最高。

2 ?10 kV柱上自動(dòng)化開關(guān)典型應(yīng)用方案

2.1 ?電壓-時(shí)間型自動(dòng)化開關(guān)的應(yīng)用方案

2.1.1 ?系統(tǒng)示意圖

圖1中，CB為帶時(shí)限保護(hù)（限時(shí)速斷、過(guò)流、零序）和二次重合閘功能的饋線出線斷路器;FSW1和FSW2為主干線電壓-時(shí)間型分段的負(fù)荷開關(guān);ZSW1為分支線電壓-時(shí)間型的負(fù)荷開關(guān);LSW為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

圖1 ?電壓-時(shí)間型自動(dòng)化開關(guān)的典型接線圖

2.1.2 ?自動(dòng)化開關(guān)的功能要求

假設(shè)斷路器CB繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定為0 s，零序保護(hù)時(shí)間整定為0 s。一次重合閘時(shí)間和二次重合閘時(shí)間均整定為5 s。

負(fù)荷開關(guān)FSW1和FSW2均為得電合閘、失電分閘，在得電后7 s延時(shí)合閘，得電后3 s內(nèi)失壓或合閘后3 s內(nèi)失壓，開關(guān)分閘、閉鎖合閘。

負(fù)荷開關(guān)ZSW1為得電合閘、失電分閘，在得電后12 s延時(shí)合閘，合閘后3 s內(nèi)失壓，閉鎖合閘。對(duì)于負(fù)荷開關(guān)LSW，當(dāng)開關(guān)兩側(cè)有壓時(shí)，開關(guān)分閘、閉鎖合閘;當(dāng)開關(guān)一側(cè)失壓，另一側(cè)有壓，則延時(shí)45 s后合閘，合閘后3 s內(nèi)失壓，開關(guān)分閘、閉鎖合閘。

2.2 ?電壓-電流型自動(dòng)化開關(guān)的典型應(yīng)用方案

2.2.1 ?系統(tǒng)示意圖

圖2 ?電壓-電流型自動(dòng)化開關(guān)的典型接線圖

圖2中，CB為帶時(shí)限保護(hù)和二次重合閘功能的饋線出線斷路器;FSW1和FSW2為主干線電壓-電流型分段的負(fù)荷開關(guān);FB為帶時(shí)限保護(hù)和重合閘功能的分段斷路器;ZB1為帶時(shí)限保護(hù)和重合閘功能的分支分界斷路器;FSW1和FSW2為主干電壓-電流型分段的負(fù)荷開關(guān);LSW為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

2.2.2 ?自動(dòng)化開關(guān)的功能要求

假設(shè)斷路器CB繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定為0.3 s，零序保護(hù)時(shí)間整定為1 s。一次重合閘時(shí)間和二次重合閘時(shí)間均整定為5 s。

主干線分段斷路器FB過(guò)流保護(hù)時(shí)間為0.15 s，零序保護(hù)時(shí)間為0.6 s，兩級(jí)過(guò)流保護(hù)的時(shí)間級(jí)差為0.15 s，零序保護(hù)的時(shí)間級(jí)差為0.4 s，一次重合閘時(shí)間和二次重合閘時(shí)間均整定為5 s。

分支分界斷路器ZB1繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定為0 s，零序保護(hù)時(shí)間整定為0 s（小電阻接地系統(tǒng)），ZB1一次重合閘時(shí)間和二次重合閘時(shí)間均整定為5 s。

負(fù)荷開關(guān)FSW1、FSW2均為得電合閘、失電分閘，在得電后7 s延時(shí)合閘，合閘3 s內(nèi)未檢測(cè)到故障電流閉鎖分閘;否則，分閘后閉鎖合閘，得電后3 s內(nèi)失壓，閉鎖合閘。

負(fù)荷開關(guān)LSW為聯(lián)絡(luò)自動(dòng)化開關(guān)，當(dāng)開關(guān)兩側(cè)有壓時(shí)，開關(guān)分閘、閉鎖合閘;當(dāng)開關(guān)一側(cè)失壓，開關(guān)另一側(cè)有壓，則延時(shí)45 s后合閘，合閘后3 s內(nèi)失壓，閉鎖合閘。

3 ?自動(dòng)化開關(guān)存在的問題及其解決建議

3.1 ?應(yīng)用中存在的問題分析

應(yīng)用中主要存在以下2方面的問題：①電壓-時(shí)間型自動(dòng)化開關(guān)的控制功能主要以開關(guān)兩側(cè)是否存在電壓為分合閘的判斷依據(jù)，當(dāng)開關(guān)PT出現(xiàn)故障或PT熔絲熔斷時(shí)，開關(guān)因單側(cè)失壓而誤動(dòng)作，出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)線路非法合環(huán)轉(zhuǎn)供電，聯(lián)絡(luò)開關(guān)轉(zhuǎn)供會(huì)引起側(cè)環(huán)網(wǎng)線路變電站側(cè)開關(guān)動(dòng)作跳閘，進(jìn)而擴(kuò)大故障范圍。②如果因主網(wǎng)線路、主變或10 kV母線故障而引起10 kV母線失壓，則在該段母線的10 kV饋線開關(guān)沒有分閘的情況下，饋線自動(dòng)化自動(dòng)轉(zhuǎn)供電功能啟用后，會(huì)形成向10 kV母線反送電，形成一回10 kV線路帶該段母線全部負(fù)荷的情況，易造成該部分10 kV線路熱穩(wěn)定越限，或出現(xiàn)多條10 kV電源反送至該段母線的情況，造成多個(gè)電源非法并聯(lián)的情況，進(jìn)而擴(kuò)大故障范圍。

3.2 ?解決建議

具體可從以下2方面著手解決：①消除PT故障的措施可以從2方面入手，即選用優(yōu)良廠家的互感器、做好設(shè)備接地和防雷措施的設(shè)計(jì)。設(shè)備安裝前，應(yīng)對(duì)二次回路的絕緣能力進(jìn)行檢測(cè)。關(guān)于自動(dòng)化開關(guān)邏輯判斷功能過(guò)于簡(jiǎn)單的問題，建議多采用電壓-電流型自動(dòng)化負(fù)荷開關(guān)，還可增加上傳環(huán)網(wǎng)開關(guān)位置變化信息等輔助措施避免開關(guān)誤動(dòng)。②為了避免主網(wǎng)線路、主變或10 kV母線故障引起的10 kV母線失壓，解決因線路自動(dòng)轉(zhuǎn)供電而向變電站失壓母線反送電的問題，建議在變電站出口#1塔上安裝1臺(tái)電壓-時(shí)間型負(fù)荷開關(guān)，且在開關(guān)電源側(cè)安裝1臺(tái)電壓互感器，開關(guān)功能要求在電源側(cè)有電壓時(shí)延時(shí)合閘、電源側(cè)失壓后延時(shí)分閘，從而可有效減少向變電站母線反送電的現(xiàn)象。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，10 kV架空線就地型饋線自動(dòng)化可應(yīng)用于郊區(qū)或故障率高的地區(qū)，改變開關(guān)的狀態(tài)可改變電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，能明顯降低配電網(wǎng)線損，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益;可有效檢測(cè)負(fù)荷，從而提高供電質(zhì)量;可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并將其隔離，從而大大提高供電可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]溫健鋒.10 kV架空線就地型饋線自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代制造，2014（33）.

[2]劉淵.10 kV配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化模式研究與應(yīng)用[J].供用電，2013（04）.

〔編輯：張思楠〕

Discussion on the Practice of 10 kV Feeder Automation Switch

Liu Hao

Abstract： Feeder automation is the basis for the distribution system to realize automation， and is one of the important functions of the distribution function， can effectively improve the stability and reliability of power supply and distribution system. The number of automatic switch and distribution requirements listed 10 kV column automation switch typical application schemes， describes the automatic switch of problems and solutions， in order to improve the reliability of power supply to provide valuable reference.

Key words： feeder automation; distribution system; distribution function; automatic switch

文章編號(hào)：2095-6835（2015）14-0102-02