10kV架空線就地型饋線自動化開關(guān)的應(yīng)用研究

陳偉森

摘 要：饋線自動化功能在整個配網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵而重要的作用，它能夠加強(qiáng)對故障問題的定位、分析、判斷與監(jiān)測，從而達(dá)到隔離故障，維護(hù)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行的目的。本文分析了10kV架空線就地型饋線自動化開關(guān)的布點規(guī)則、分配數(shù)量，并分析了兩種自動化開關(guān)的具體工作原理與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：10kV架空線；就地型；饋線自動化開關(guān)；布點；數(shù)量；應(yīng)用

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著整個社會電力需求量的增大，供電范圍也在不斷擴(kuò)大，對應(yīng)的配電自動化覆蓋率也在不斷上升，這樣無疑加大了投資成本，要想有效控制投資成本，就必須加強(qiáng)配網(wǎng)設(shè)備的自動化管理，控制投資成本，創(chuàng)造更大的效益和價值。饋線自動化在整個配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中處于基礎(chǔ)地位，發(fā)揮著關(guān)鍵的自動化功能，從而確保配網(wǎng)能夠安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 10kV就地型自動化開關(guān)的科學(xué)布點

應(yīng)該根據(jù)電力線路的長短、負(fù)荷大小以及服務(wù)的用戶范圍等因素來決定電壓—時間型自動化開關(guān)的定位與布局，應(yīng)該根據(jù)三分段一聯(lián)絡(luò)的具體規(guī)定，在主體線路上裝配兩臺自動化分段開關(guān)，根據(jù)線路長短，如果過長則可以視情況增設(shè)一臺分段開關(guān)，當(dāng)電力分支線路經(jīng)過范圍較廣時，設(shè)備容易風(fēng)化，為了確保安全供電，則應(yīng)該安裝自動化負(fù)荷開關(guān)或斷路器。

電壓—電流型自動化開關(guān)的定位布局，同樣需要照顧到負(fù)荷、線路長度等因素，一般來說，主體線路也要安裝分段負(fù)荷開關(guān)，大概為2-3個，這樣就能將主體線路劃分成3-4個區(qū)段，一些電力線路的長度很長、范圍很廣，特別是主線或者分支線路開關(guān)分段在5段以上時，則需安裝一個主線分段斷路器，而且科學(xué)的定位是安裝于1/3線路，從而控制停電的規(guī)模和范圍。這是因為變電站開關(guān)首次重合閘后，如果故障信息沒能被檢測出來，開關(guān)會閉鎖分閘，那就意味著當(dāng)變電站開關(guān)再次重合閘時，電壓—電流型自動化開關(guān)還在閉合狀態(tài)。如果電力線路的長度越長，故障的定位范圍就越大，如果出現(xiàn)在線路末端，就很容易造成變電站開關(guān)誤動問題，從而對其他線路的正常運(yùn)行帶來不利影響。

2 10kV就地型饋線自動化開關(guān)的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)

要想使饋線自動化開關(guān)得到有效應(yīng)用，其功能得到有效發(fā)揮，就必須先對起初的開關(guān)實施自動化改造發(fā)展，一些新線路也要安裝自動化開關(guān)，這樣才能最大程度地實現(xiàn)自動化開關(guān)控制，從而減少故障影響范圍，確保供電安全持續(xù)。

通過對10kV線路故障位置的實踐調(diào)查得出：配網(wǎng)主線路故障發(fā)生率為42%，支路故障發(fā)生率則高達(dá)58%，一級支路故障率達(dá)到23%，二級故障率則達(dá)到34%。在自動化開關(guān)裝配數(shù)量方面，經(jīng)過研究得出：隨著其數(shù)量的上升，對應(yīng)的成本會上升，因此，經(jīng)濟(jì)效益也會隨之下降。所以，要想獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，就要有重點、有針對性地實施自動開關(guān)改造，從10kV架空饋線主干線分段與聯(lián)絡(luò)開關(guān)作為切入點，進(jìn)行自動化開關(guān)改造，不僅有效控制了成本，同時，也收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為了獲得更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該積極控制支路自動化開關(guān)的臺數(shù)，一般來說，<3臺為最佳。

3 10kV就地型自動化開關(guān)的應(yīng)用分析

3.1 電壓—時間型自動化開關(guān)

這一類型開關(guān)系統(tǒng)的實際圖如圖1所示。

觀察圖1可以看到，cb為饋線出線斷路器，能夠發(fā)揮時限保護(hù)、二次重合閘等多方面的作用，fsw1、fsw2都為分段負(fù)荷開關(guān)，設(shè)置在主干線上，zsw1開關(guān)則位于支線路上，lsw 則為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

此開關(guān)具體的運(yùn)行原理為：

第一，K1出現(xiàn)嚴(yán)重故障問題時，cb繼電保護(hù)分閘，由于失去了電壓的供應(yīng)，fsw1、fsw2、zsw1則會分閘，lsw一端也失去了電壓，大概5秒鐘以后，首次重合閘，開關(guān)fsw1獲電，3秒時間內(nèi)失去電壓，關(guān)閉合閘。

lsw一端斷電45秒，過一會兒合閘，由于fsw1關(guān)閉合閘，這樣就有效隔斷了發(fā)生故障問題K1段，其他線路不會受到影響，依舊工作運(yùn)轉(zhuǎn)。

第二，K2出現(xiàn)嚴(yán)重故障問題時，cb分閘，同樣，由于沒有電壓的供應(yīng)，fsw1、fsw2、zsw1也會分閘，lsw一端也失去了電壓，大概過5秒鐘，cb首次重合閘，過7秒鐘，fsw1合閘。由于K2屬于長期性的故障問題，CB分閘，將fsw1合閘3秒，該處開關(guān)也失去了電壓，閉鎖合閘；fsw2獲電，3秒內(nèi)喪失了電壓，閉鎖合閘，過5秒，cb再次合閘。lsw一端斷電45秒，延時合閘，從而fsw1、fsw2不能夠合閘，這樣K2段就處于隔斷狀態(tài)，其他非故障線路能夠如常運(yùn)行。

第三，K3出現(xiàn)嚴(yán)重故障問題時，cb分閘，fsw1、fsw2、zsw1也對應(yīng)分閘，lsw一端也失去了電壓，過5秒，cb首次重合閘，過7秒，fsw1、fsw2延時合閘，由于K3出現(xiàn)了嚴(yán)重的故障問題，fsw2合閘以后，3秒喪失電壓，閉鎖合閘；lsw獲得電壓，3秒之內(nèi)喪失了電壓，閉鎖合閘，過5秒再次合閘。fsw1、zsw1延長了合閘時間，fsw2、lsw閉鎖合閘。這樣故障區(qū)K3就處于隔斷狀態(tài)，其他區(qū)域依然能夠正常運(yùn)行。

3.2 電壓—電流型自動化開關(guān)

這一類型開關(guān)的實際工作過程圖如圖2所示。

從上面的開關(guān)線路圖中能夠看到，同樣，cb依然為饋線出線斷路器，能夠發(fā)揮帶時限保護(hù)的作用，也具備二次重合閘的性能。FSW1與FSW2的功能同上，其中FB與ZB1分別為分段斷路器與分界斷路器，后者處于分支電線上，LSW同樣屬于聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

這一系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理：

第一，當(dāng)K1，K2點都出現(xiàn)較為嚴(yán)重的故障問題時，這一開關(guān)的工作原理與工作過程類似于其他開關(guān)，然而，其不同點在于其故障隔離時間相對較短。

第二，K2出現(xiàn)嚴(yán)重的長期故障問題時，F(xiàn)B分閘，F(xiàn)SW2由于失去了電壓也同樣分閘，LSW的一段也同樣失去電壓，5秒鐘過后，F(xiàn)B首次重合閘，7秒過后，則FSW2延長合閘時間，F(xiàn)B分閘。過3秒鐘就能夠檢查出故障性電流，從而閉鎖合閘。

LSW獲得電壓，在3秒鐘失去電壓，合閘，五秒鐘后，F(xiàn)B二次合閘。FSW2與LSW則不能合閘，發(fā)生故障問題的F3則被隔斷開來，其他線路則依然能夠正常運(yùn)行，不會出現(xiàn)供電中斷現(xiàn)象。

第三，K4出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問題，ZB1分閘，過5秒鐘ZB1一次重合閘，再次重合閘，故障區(qū)K4段則被有效隔離開來，這樣就確保了供電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 自動化開關(guān)存在的問題以及解決對策

4.1 自動化開關(guān)方案應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

第一，電壓—時間型自動化開關(guān)。這一類型開關(guān)的分合閘判斷一般是通過測試開關(guān)兩端的電壓情況，如果開關(guān)PT出現(xiàn)問題時，例如：其熔絲斷開，則開關(guān)則會因為單側(cè)失去電壓而發(fā)生誤動作。聯(lián)絡(luò)開關(guān)轉(zhuǎn)供容易導(dǎo)致側(cè)環(huán)網(wǎng)線路變電站側(cè)開關(guān)動作跳閘，帶來更大面積的事故隱患。

第二，10kV母線喪失電壓問題。這一問題主要是由主網(wǎng)線路、10kV母線故障所導(dǎo)致的。10kV母線上面的饋線開關(guān)尚未分閘時，開啟饋線自動化轉(zhuǎn)供電功能，造成朝著10kV母線反送電的問題，導(dǎo)致一回10kV線路區(qū)域承受一切載荷的問題，使得這一線路部位的熱穩(wěn)定超越規(guī)定范圍，甚至導(dǎo)致更多的10kV電源電壓朝著這一母線反送電的問題，導(dǎo)致更多的電源不合理并聯(lián)的問題，這樣會導(dǎo)致更嚴(yán)重的事故問題。

4.2 自動化開關(guān)問題的解決對策

為了有效解除自動化開關(guān)運(yùn)用中的一些問題，就要注意把握好以下幾方面：

第一，為了減少PT故障，就要科學(xué)選擇正規(guī)制造商的生產(chǎn)的互感器，并加強(qiáng)接地設(shè)計與防雷設(shè)計，加強(qiáng)對二次回路絕緣能力的檢測，為了確保自動化開關(guān)邏輯判斷能力，可以盡量選擇電壓-電流型自動化負(fù)荷開關(guān)。

第二，為了避免10kV母線故障引起失電壓問題，應(yīng)該在變電站出口1號塔或桿上安裝一臺電壓—時間型負(fù)荷開關(guān)，還要在開關(guān)電源測安裝一臺電壓互感器，電源測有電壓時就會延時合閘，失壓時會延時分閘，從而有效減少向變電站母線返送電。

結(jié)語

10kV架空線就地型饋線自動化開關(guān)在整個架空線路中發(fā)揮著關(guān)鍵而重要的作用，能夠被用在城區(qū)架空線路，有效控制故障問題發(fā)生的概率，從而確保供電的安全、穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量。

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