淺談10kV分界開關(guān)在配電網(wǎng)架空線路上應用

廖尚成

摘要：在城市配電網(wǎng)架空線路上采用10kV分界開關(guān)具有著明顯的優(yōu)勢。正是對這種分界開關(guān)的接地方式、設(shè)計原則、應用背景、結(jié)構(gòu)特點等進行了仔細的分析與討論，對于優(yōu)勢的作用及價值做了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；分界開關(guān)；控制器

近幾年來隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展，在對國內(nèi)10kV用戶分支線路電力設(shè)備應用情況的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，目前10kV配電線路中在用戶線路及其設(shè)備存在的問題主要是用戶入口處運行的開關(guān)設(shè)備，要么檔次低下，不具備免維護和自動功能，要么雖有自動功能，但必須主站配合，達不到自動確立用戶分界責任點和自動隔離故障的目的。

1 設(shè)計原則

用戶分界負荷開關(guān)俗稱“看門狗”，是一種可自動判別和隔離用戶支線故障的智能開關(guān)，其主要作用是避免用戶側(cè)事故對配電網(wǎng)造成波及停電影響。該設(shè)備安裝應用于10 kV架空線用戶T接處或末段用戶進線位置 （如圖1）。

用戶分界開關(guān)在10 kV架空線用戶接入位置設(shè)備安裝投運后，可將T接用戶內(nèi)部事故的影響封鎖在責任用戶界內(nèi)而不會波及配電主干網(wǎng)和相鄰用戶，使事故影響和供電損失降至最低點。為滿足上述設(shè)備功用，在設(shè)備研制中遵循以下的設(shè)計原則：

1.1可靠性原則

（1）分界開關(guān)本體的可靠性要求—運行穩(wěn)定、動作準確；（2）要求開關(guān)本體具有較高的運行可靠性，且適應頻繁操作的要求，穩(wěn)定可靠為第一設(shè)計原則；（3）分界開關(guān)控制器的可靠性要求—判別故障精準、環(huán)境適應性好；（4）為滿足電子設(shè)備戶外運行的要求，分界開關(guān)控制器具備密封、耐腐蝕、抗凝露的結(jié)構(gòu)要求，在電路上具備防雷、抗干擾等滿足長期可靠運行的技術(shù)性能，不出現(xiàn)誤判。

1.2 實用性原則

用戶分界開關(guān)的主要功能是避免用戶端的事故波及供電主干或相鄰線路，從應用的角度要求設(shè)備應同時適應配電網(wǎng)的多種中性點接地及保護運行方式，不可要求復雜的保護配合。由于運行場合有別于變電站接地選線，因此設(shè)計重點是加強戶外設(shè)備的運行穩(wěn)定性和在此基礎(chǔ)上盡可能提高線路故障電流監(jiān)測的準確性，而擯棄了如故障電流方向判斷，諧波分析等復雜的程序運算電路方案。

2故障檢測原理

配電網(wǎng)的故障按照故障性質(zhì)來分主要分為兩種，一種是單相接地故障，另一種是相間短路故障。對于架空線路來說，相間短路故障的比例遠遠低于單相接地故障的比例，所以研究的重點方向就是單相接地故障的檢測。在我國的配電網(wǎng)中性點接地方式中，主要有三種，分別是經(jīng)低電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地以及不接地。在小的城市或者城鎮(zhèn)中，一般是后兩者，但是在大中型城市一般是采用三種方式混合的方式。對于不同的中性點接地方式，如果線路發(fā)生了單相接地故障，故障電流的大小以及繼電保護動作行為都是不同的。中性點經(jīng)消弧線圈接地方式或者中性點不接地的配電網(wǎng)絡，變電站出線開關(guān)是沒有針對單相接地故障的保護跳閘行為的，但是在中性點經(jīng)低電阻接地方式的配電網(wǎng)絡中，是有保護跳閘行為的。那么，對于配電線路T接處的故障檢測設(shè)備來說，必須對以上的三種接地方式適應期應用的特點。對于相間短路故障的診斷與隔離，也要按照相對應的方式來分 析解決，采用適當正確的應對措施才可以更好的解決故障問題。

3設(shè)備構(gòu)成

3.1 分界開關(guān)的結(jié)構(gòu)

分界開關(guān)包含開關(guān)本體及控制器兩部分。開關(guān)本體以真空開關(guān)，SF6氣體絕緣。真空管串聯(lián)聯(lián)動隔離刀閘刀閘先于真空管合閘，后于真空管分閘。開關(guān)箱體內(nèi)內(nèi)置2相普通 CT（A、C 相）、一只零序 CT、一只相間PT。硬件主要有 CPU 板，電源及開關(guān)控制板，參數(shù)設(shè)置面板組成?？刂破魍瑮U安裝于開關(guān)本體下部，通過航空插件及多芯控制電纜與開關(guān)本體進行接口連 接。

3.2 分界

開關(guān)的運行原理開關(guān)合閘運行時，通過內(nèi)置的兩只普通CT經(jīng)航空插座送出運行電流信號，通過內(nèi)置零序CT經(jīng)航空插座送出零序電流信號，通過內(nèi)置 PT 經(jīng)航空插座給控制器提供工作電源。當線路電流越限時，控制器即判定為線路出現(xiàn)相間短路故障，待變電站出線斷路器跳閘后，在檢測到線路無壓時令開關(guān)分閘，變電站出線斷路器重合閘后，用戶分界開關(guān)已可靠分閘，達到切除用戶故障區(qū)域的目的。當零序電流越限時，控制器即判定為線路出現(xiàn)接地短路故障，此時，無論變電站出線斷路器是否跳閘（對中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地的系統(tǒng)變電站出線斷路器會跳閘，對中性點不接地或經(jīng)消弧圈接地的系統(tǒng)變電站出線斷路器不會跳閘），控制器即令分界真空開關(guān)分閘，切除用戶故障區(qū)域?？刂破髟诰€路正常運行時由開關(guān)內(nèi)置PT為其提供工作電源并給充電電容充電，在線路失電時，由充電電容給控制器供電并提供開關(guān)分閘操作電源。為區(qū)分相間短路故障時所引起的零序電流越限，在判定接地短路故障時，需加入相間故障電流無越限的判據(jù)，以防止控制器零序保護動作所引起的開關(guān)誤動。為了滿足電網(wǎng)遠方監(jiān)控的需求，分界開關(guān)在設(shè)計時預留的通信接口，通過選配有線或無線通信附件，將監(jiān)控信號傳送到電力管理中心，實現(xiàn)對用戶的遠方實時監(jiān)控。

4分界開關(guān)的應用

（1）分界開關(guān)的測控裝置能同時適應不同中性點 接地方式的配電網(wǎng)，能滿足城網(wǎng)今后的調(diào)整變化。用于檢測零序電流的互感器既保證在小電流接地系統(tǒng)中低值 零序電流的測量線性誤差，同時保證在中性點經(jīng)低值電阻接地系統(tǒng)中零序電流達數(shù)百安培時的電流檢出；（2）在架空線開關(guān)的零序電流互感器接入要比電纜設(shè)備困難，在保證測量精度的同時，要充分考慮其安裝條件、環(huán)境適應能力和免維護性。（3）分界開關(guān)在中性點經(jīng)低值電阻接地系統(tǒng)中，能實現(xiàn)單相接地故障的快速切除，其保護動作要快于變電站的保護動作。（4）由于測控點設(shè)置在戶外，分界開關(guān)能滿足戶外運行條件，適應環(huán)境溫度變化范圍、抑制雷電波和瞬態(tài)浪涌干擾等技術(shù)問題。針對上述應用技術(shù)問題，基于分界開關(guān)運行原理及上述應用條件，把分界開關(guān)安裝在10KV架空網(wǎng)和10KV架空網(wǎng)掛網(wǎng)進行現(xiàn)場故障模擬性能檢測試驗。經(jīng)測定分界開關(guān)能很好的解決我國10KV用戶分支線路及其電力設(shè)備存在的問題。

結(jié)束語

在配電網(wǎng)架空線路上采用10kV分界開關(guān)進行控制，可以具備相間短路故障與單相接地故障的快速診斷與隔離切除功能，還可以實現(xiàn)對故障電流的準確檢測，取值的范圍也適當?shù)臄U大，同一個規(guī)格的產(chǎn)品也適用于多種多樣的接地方式配電網(wǎng)系統(tǒng)，不僅如此，對于整個系統(tǒng)的設(shè)計 效果也更加的優(yōu)秀，安裝連接也相對簡潔，維護起來也更加的方便與容易，在運行的過程中可以產(chǎn)生更好的業(yè)績，在相關(guān)部門嚴格的樣機試驗、批量運行質(zhì)量檢驗、現(xiàn)場故障模擬實驗等的檢測之下，可以成功的將問題及時的解決見故障及時的切斷與隔離，技術(shù)的經(jīng)濟效益也可以得到更好的驗證。

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