10kV配網(wǎng)架空線路饋線自動(dòng)化技術(shù)

吳文慶

摘 要：饋線自動(dòng)化技術(shù)是提高配電網(wǎng)供電的可靠性，提高供電質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是10 kV配網(wǎng)架空線路的重要技術(shù)。分析了10 kV配網(wǎng)架空線路中的饋線自動(dòng)化技術(shù)保護(hù)配置方案，并對(duì)饋線自動(dòng)化技術(shù)的故障處理方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：10 kV配網(wǎng)；供電質(zhì)量；饋線自動(dòng)化技術(shù)；故障處理

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.145

文章編號(hào)：2095-6835（2016）20-0145-02

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量及可靠性提出了更高的要求。當(dāng)前，配電網(wǎng)作為承接電能輸送和分配的中間環(huán)節(jié)，逐漸向自動(dòng)化、智能的方向發(fā)展。而饋線自動(dòng)化技術(shù)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)提高配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行水平、管理水平，提高供電可靠性具有十分重要的作用，對(duì)其展開研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 饋線自動(dòng)化技術(shù)的保護(hù)配置方案簡(jiǎn)析

饋線自動(dòng)化技術(shù)在10 kV電力配網(wǎng)中常見的保護(hù)配置方案主要是由智能控制器、負(fù)荷開關(guān)和斷路器三大部分組成，主要的設(shè)備有主干線的相應(yīng)設(shè)備、分支線的相應(yīng)設(shè)備以及在分支線當(dāng)中用戶所需要的分界負(fù)荷開關(guān)。

1.1 饋線出線斷路器的配置

饋線出線斷路器是電路當(dāng)中的重要設(shè)備，所以關(guān)于它的配置，著重放在二次重合閘的配置上。要做好這一點(diǎn)，就要優(yōu)先設(shè)置速斷保護(hù)機(jī)制，同時(shí)確保帶時(shí)限過濾保護(hù)和零序保護(hù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，零序保護(hù)的時(shí)間一般整定為1 s，而速斷保護(hù)的時(shí)間一般整定為0.3 s，過流保護(hù)的時(shí)間整定數(shù)值同上，而且一次重合閘延時(shí)整定在5 s效果較好，而二次重合閘的延時(shí)應(yīng)該整定在60 s上，該二次重合閘還需要設(shè)定一定的閉鎖時(shí)間，一般設(shè)置為5 s。

1.2 主干線的分段斷路器配置

饋線自動(dòng)化分段斷路器一般是在饋線主干線上設(shè)置的，這其中要對(duì)零序電流互感器和三相電流互感器進(jìn)行詳細(xì)的配置，從而達(dá)到對(duì)相間短路電流、零序電流以及負(fù)荷電流進(jìn)行分?jǐn)嗟男Ч?，這個(gè)設(shè)備在使用的過程中一定要與控制器相互連接，這樣才能確保時(shí)限保護(hù)的功能得到發(fā)揮。出于這個(gè)因素考慮，主干線可以分成兩端，開關(guān)兩側(cè)的饋線負(fù)荷和具體線路的負(fù)荷分布是重要的影響因素，同時(shí)還要考慮使線路的長(zhǎng)度盡量相同。

1.3 主干線分段負(fù)荷開關(guān)的配置

饋線自動(dòng)化的分?jǐn)嘭?fù)荷開關(guān)是在主干線上設(shè)置的，它的作用在于對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行整個(gè)區(qū)域的最快反應(yīng)隔離。主干線的分段負(fù)荷開關(guān)和饋線自動(dòng)化分段器的組成類似，可以很好地分?jǐn)嘭?fù)荷電流。該開關(guān)要根據(jù)電路配網(wǎng)中的實(shí)際需求進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)置。在設(shè)置完畢后，要與饋線自動(dòng)化控制器進(jìn)行連接，形成一個(gè)完整的體系。

1.4 分支線的分界斷路器配置

分支線的分界斷路器設(shè)置在大分支線的端部，目的在于隔離分支線故障，同時(shí)它也要和饋線自動(dòng)化控制器進(jìn)行連接。分支線的分界斷路器屬于主干線分段斷路器的分支，所以也要設(shè)定相應(yīng)的短路動(dòng)作時(shí)限，比如可以整定相間短路動(dòng)作時(shí)限為0.15 s，零序保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是0.6 s。如果要在二層分支線上增加一定數(shù)目的用戶分界斷路器，那么也要對(duì)動(dòng)作保護(hù)時(shí)限有所調(diào)整，應(yīng)該把這個(gè)數(shù)值降低為0 s或0.3 s。

1.5 分支線中分界負(fù)荷開關(guān)的詳細(xì)配置

分界負(fù)荷開關(guān)一般安裝在端部，對(duì)分支線的故障起到隔離作用，它主要是由三相電壓、電流互感器和零序互感器等部分組成，作用在于自動(dòng)隔離單相接地故障，同時(shí)也要注意連接控制器，分支線中分界負(fù)荷開關(guān)的設(shè)置要考慮多重因素，主要是負(fù)荷較重的分支線要設(shè)置首段部分的分界斷路器，下面要設(shè)置分界負(fù)荷開關(guān)。

1.6 分支線用戶分界負(fù)荷開關(guān)的配置

分支線用戶分界開關(guān)是一個(gè)特殊設(shè)備，它一般配置在10 kV配網(wǎng)架空線路中用戶分支線的責(zé)任分界點(diǎn)上，具備分?jǐn)嘭?fù)荷電流和自動(dòng)隔離單相接地故障的作用。如果分支線上的用戶少，那么分界負(fù)荷開關(guān)的設(shè)置就沒有必要，該開關(guān)也要與饋線自動(dòng)化控制器進(jìn)行連接。它和分支線分界負(fù)荷開關(guān)的功能大致是相同的，重要的區(qū)別就是該開關(guān)可以對(duì)用戶可能發(fā)生的出門事故進(jìn)行有效地防范。

2 饋線自動(dòng)化技術(shù)的故障處理方案

2.1 在10 kV配網(wǎng)中的故障處理原理

2.1.1 發(fā)生短路故障的處理過程與理論基礎(chǔ)

如果發(fā)生短路故障，對(duì)變電站中的斷路器進(jìn)行保護(hù)性跳閘，從3.5 s之后第一次重合閘的效果出發(fā)，柱上負(fù)荷開關(guān)在一側(cè)得電后進(jìn)行依次合閘，當(dāng)合閘到達(dá)故障點(diǎn)之后，第二次跳閘發(fā)生，監(jiān)控終端通過電壓檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行一定的邏輯判斷，從而對(duì)需要進(jìn)行操作的故障部位兩端負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行閉鎖操作，從而使得負(fù)荷開關(guān)再次得電后不會(huì)進(jìn)行合閘的操作，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷然后隔離，在變電站的出線斷路器中進(jìn)行第二次的重新合閘操作，及時(shí)恢復(fù)供電，把故障對(duì)整體電路的影響降到最小。

2.1.2 發(fā)生接地故障的處理程序與理論基礎(chǔ)

在單相接地故障發(fā)生的情況下，10 kV配網(wǎng)系統(tǒng)作為一種較小的電流配網(wǎng)系統(tǒng)，存在一定的零序電壓。這個(gè)時(shí)候，傳統(tǒng)的拉線法有利于及時(shí)找出故障線路，把線路的出口斷路器合上，然后逐級(jí)合閘。這時(shí)監(jiān)控終端就要發(fā)揮操作的能力，在檢測(cè)到零序電壓的時(shí)候進(jìn)行隔離，然后對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行閉鎖操作，在工序結(jié)束后自動(dòng)合閘進(jìn)行恢復(fù)電力的工作。

2.2 在10 kV配網(wǎng)架空線路中的故障實(shí)例分析

根據(jù)上述理論和原理，采用構(gòu)建模型的方式進(jìn)行實(shí)例分析，構(gòu)建模型如圖1所示。

其中，CB是帶有時(shí)限保護(hù)和二次合閘功能的饋線出線斷路器，而FB是帶有實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能和二次重合閘功能的主干線分段斷路器，F(xiàn)SW1和FSW2是主干線的分段負(fù)荷開關(guān)，ZB1是帶有時(shí)限保護(hù)和二次合閘功能的分支線分界斷路器，YSW1到Y(jié)SW3是分支線用戶分界負(fù)荷開關(guān)，ZSW1是分支線分界負(fù)荷開關(guān)，LSW是聯(lián)絡(luò)開關(guān)，圓圈是負(fù)荷開關(guān)，方塊是斷路器，黑色填充表示閉合，白色填充是表示分閘狀態(tài)。

2.2.1 主干線的分段斷路器電源側(cè)故障處理

FSW1與FB之間發(fā)生故障的時(shí)候，CB就會(huì)進(jìn)行跳閘動(dòng)作的保護(hù)，然后FSW1、FSW2、ZSW1、YSW1、YSW2、YSW3在失壓后也會(huì)隨之跳閘，緊接著CB會(huì)在5 s之后進(jìn)行重合閘的操作，F(xiàn)SW1也會(huì)進(jìn)行延時(shí)合閘。如果故障持續(xù)的話，CB再次跳閘，F(xiàn)SW1在失壓后進(jìn)行分閘，對(duì)合閘進(jìn)行閉鎖，CB會(huì)在1 min后進(jìn)行第二次的重合閘操作，如果重合成功，那么故障就得到了解決，從而實(shí)現(xiàn)了故障的成功處理，整體的故障處理時(shí)間一般在1 min左右。

2.2.2 主干線分段斷路器負(fù)荷的故障處理

FSW2與ZSW1之間如果發(fā)生故障，那么FB會(huì)進(jìn)行保護(hù)性的跳閘，F(xiàn)SW2、ZSW1、YSW3在失壓后會(huì)分閘，然后FB在5 s之后會(huì)重新合閘，F(xiàn)S2一側(cè)有電壓，所以會(huì)延遲5 s合閘，永久故障會(huì)導(dǎo)致FB再次跳閘、FSW2分閘，然后開始閉鎖合閘，大概60 s之后FB開始二次合閘，故障得到成功解決。

2.2.3 分支線分界負(fù)荷開關(guān)的負(fù)荷側(cè)故障處理

ZSW1與YSW3之間發(fā)生故障，F(xiàn)B保護(hù)動(dòng)作跳閘，F(xiàn)SW2、ZSWI和YSW3在失壓后快速分閘，F(xiàn)B在5 s后重合閘，F(xiàn)SW2一側(cè)有壓，在延時(shí)5 s后合閘。FSW2在3 s后閉鎖分閘，ZSW1一側(cè)有壓，在延時(shí)5 s后合閘。由于故障的原因，F(xiàn)B再次跳閘，ZSW1分閘并閉鎖合閘，F(xiàn)SW2保持合閘，F(xiàn)B在60 s后第二次重合閘。ZSW1成功隔離故障，隔離故障耗時(shí)約75 s。

2.2.4 分支線分界斷路器的負(fù)荷側(cè)故障處理

ZB1與YSW1、YSW2之間發(fā)生故障，ZB1保護(hù)動(dòng)作跳閘，ZB1在5 s后重合閘。由于故障的原因，ZB1再次跳閘并閉鎖合閘，ZB1成功隔離故障，隔離故障耗時(shí)約5 s。

2.2.5 分支線用戶分界負(fù)荷開關(guān)發(fā)生故障處理

用戶YSW3發(fā)生永久故障時(shí)，如果是相間短路故障，F(xiàn)B保護(hù)動(dòng)作跳閘，那么FSW2、ZSW1、YSW3失壓后快速分閘。如果是單相接地故障，則YSW3跳閘隔離故障，其余開關(guān)不動(dòng)作。FB在5 s后重合閘。FSW2一側(cè)有壓，在延時(shí)5 s后合閘。FSW2在3 s后閉鎖分閘。ZSW1一側(cè)有壓，在延時(shí)5 s后合閘，ZSW1在3 s后閉鎖分閘。YSW3一側(cè)有壓，在延時(shí)5 s后合閘。由于故障原因，F(xiàn)B保護(hù)動(dòng)作跳閘，YSW3分閘并閉鎖合閘，F(xiàn)SW2、ZSW1保持合閘。FB在60 s后第二次重合閘。YSW3成功隔離故障，隔離故障耗時(shí)約80 s。

3 結(jié)束語

綜上所述，饋線自動(dòng)化技術(shù)作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要組成部分，其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到配網(wǎng)的自動(dòng)化水平，并與配網(wǎng)供電的質(zhì)量、可靠性息息相關(guān)。因此，在10 kV配網(wǎng)架空線路中應(yīng)用饋線自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，要做好相關(guān)細(xì)節(jié)操作，并采取有效的措施對(duì)饋線自動(dòng)化技術(shù)的故障進(jìn)行處理，確保饋線自動(dòng)化的正常運(yùn)行，提高供電的可靠性，保障電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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