10kV配電房高低壓開關(guān)的選擇與保護(hù)配合

韓英定

（海南英冠電力設(shè)計(jì)有限公司，海南海口，570100）

1　10kV配電房高低壓開關(guān)

1.1　高壓開關(guān)

高壓開關(guān)主要針對3kV以上電路，主要有斷路器、負(fù)荷開關(guān)以及負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器等多種形式。

1.1.1斷路器

斷路器主要針對短路電流進(jìn)行開斷，由于絕緣介質(zhì)的不同，經(jīng)常分為SF6斷路器和真空斷路器兩大類。在斷路器中均采用了彈簧操動機(jī)構(gòu)，而且我國也開始在斷路器中進(jìn)行創(chuàng)新與發(fā)展，永磁式操動機(jī)構(gòu)被提出，并引入智能化理念，實(shí)現(xiàn)自動控制以及二段、三段式保護(hù)。在系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候可以通過斷路器來進(jìn)行負(fù)荷電流的開斷，而且當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障以及過負(fù)荷的時(shí)候，繼電保護(hù)裝置作用下斷路器能夠?qū)收想娏鬟M(jìn)行切斷，降低風(fēng)險(xiǎn)，防止事故發(fā)生。

1.1.2負(fù)荷開關(guān)

負(fù)荷開關(guān)主要針對工作電流進(jìn)行開斷，目前比較常見的負(fù)荷開關(guān)有真空負(fù)荷開關(guān)以及SF6三工位符合開關(guān)。符合開關(guān)的可靠性較高，因此在維護(hù)方面效果較好，不需要維修，而且成本低廉被用戶們歡迎。

1.1.3負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器

負(fù)荷開關(guān)主要針對電路系統(tǒng)進(jìn)行開斷，同時(shí)還關(guān)注轉(zhuǎn)移電流，進(jìn)行開斷。熔斷器主要針對較大電流，包括短路電流以及過載電流，當(dāng)這些電流實(shí)時(shí)值超過熔斷器限定值的時(shí)候，熔斷器撞針自動動作，使得負(fù)荷開關(guān)三相斷開，起到保護(hù)電路的作用。負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器在目前配電系統(tǒng)中是比較常用的高壓開關(guān)，能夠保證配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還能有效防止故障發(fā)生。

1.2　低壓開關(guān)

配電系統(tǒng)中低壓開關(guān)又被稱作低壓斷路器。斷路器有A和B兩種類型。A類斷路器主要應(yīng)用于過載長延時(shí)短路瞬動保護(hù)；而B類斷路器不僅僅能夠過載長延時(shí)短路瞬動保護(hù)，而且還有短路短延時(shí)保護(hù)特性。低壓斷路器具有手動開關(guān)作用，而且還能夠自動進(jìn)行電路保護(hù)。主要應(yīng)用于配電系統(tǒng)中的電能分配，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)以及電源線路的保護(hù)，當(dāng)這些電路發(fā)生過載、欠壓以及短路等故障的時(shí)候，斷路器作用下能夠自動切斷電路，實(shí)際功能相對于熔斷器開關(guān)和過欠熱繼電器的組合。

2　主要參數(shù)選擇

2.1　高壓開關(guān)主要參數(shù)選擇

表1　高壓開關(guān)主要參數(shù)表

2.2　低壓開關(guān)主要參數(shù)選擇

表2　低壓開關(guān)主要參數(shù)表

3　開關(guān)類別選擇

3.1　高壓開關(guān)類別選擇

（1）對于線路中設(shè)備變壓器容量在800kVA以下，并且線路中干式變壓器容量要求在1250kVA以下，在配電房進(jìn)出線高壓開關(guān)的選擇中需要將負(fù)荷開關(guān)柜作為首選，對于變壓器保護(hù)而言可以采用負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合柜的高壓開關(guān)。當(dāng)配電房變壓器出現(xiàn)問題以及故障的時(shí)候，比如短路的情形負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器會直接發(fā)生隔離故障點(diǎn)進(jìn)行熔絲熔斷，變電站的不會發(fā)生跳閘而停止運(yùn)行。（2）對于線路中設(shè)備變壓器在800kVA以上且干式變壓器容量在1250kVA以上的情況，考慮選擇斷路器開關(guān)柜進(jìn)行高壓開關(guān)控制。在電纜線路中有多個(gè)配電房的時(shí)候可以考慮以斷路器柜形式進(jìn)行開關(guān)，建議調(diào)整出線柜速斷保護(hù)，采用短路短延時(shí)保護(hù)，且延時(shí)為0.2-0.3s。

3.2　低壓開關(guān)類別選擇

（1）對于分支線配電開關(guān)爾雅，一般將A類斷路器作為第一選擇。（2）一般變壓器高壓側(cè)采用斷路器柜作為高壓開關(guān)的時(shí)候，在低壓端宜選用B類斷路器來作為低壓總開關(guān)，兩者配合能夠?qū)崿F(xiàn)全額保護(hù)。（3）當(dāng)在高壓端選用符合開關(guān)—熔斷器組合柜作為高壓開關(guān)的時(shí)候，需要對熔絲熔斷時(shí)間進(jìn)行分析，當(dāng)熔絲熔斷時(shí)間高于200ms的時(shí)候宜采用B類斷路器，通過短路短延時(shí)保護(hù)最終實(shí)現(xiàn)全額保護(hù)配合。當(dāng)?shù)蛪撼霈F(xiàn)均采用架空出線的方式的時(shí)候，往往低壓線路中的電抗值較大，在出線處存在二相短路故障的風(fēng)險(xiǎn)，短路電流值和變壓器低壓側(cè)額定相比極小，因此建議在低壓開關(guān)選擇中采用A類斷路器，不用考慮短路短延時(shí)問題。通過這樣的開關(guān)選擇能有效避免二相故障問題，也不會出現(xiàn)高壓側(cè)熔絲熔斷問題，但是這種開關(guān)選擇往往還存在一定問題，比如二相短路故障會直接導(dǎo)致低壓總開關(guān)跳閘。

4　10kV配電房高低壓開關(guān)的保護(hù)配合

4.1　配電房高壓開關(guān)柜與變電站出線開關(guān)柜的保護(hù)配合

通過當(dāng)前我國在變電站出現(xiàn)開關(guān)選擇以及保護(hù)裝置現(xiàn)狀來看，由于配電線路較短而且配電單元復(fù)雜，在繼電保護(hù)的配合中不能依靠電流整定來實(shí)現(xiàn)，而且在電力系統(tǒng)變電站中還不允許通過延長時(shí)間來實(shí)現(xiàn)保護(hù)配合。在變電站出線開關(guān)運(yùn)行中，全分段時(shí)間基本都在100ms左右，包括開關(guān)分?jǐn)?0ms左右時(shí)間，繼電保護(hù)還需要40ms左右的響應(yīng)時(shí)間，但是在實(shí)際變電站出線開關(guān)跳閘時(shí)間的設(shè)定中，往往設(shè)置為0s。采用架空線以及和電纜混合的線路中，往往在變電站內(nèi)設(shè)置重合閘開關(guān)。在全電纜線路中由于瞬時(shí)性故障較少，因此往往不采用重合閘。在配電網(wǎng)中主干線中有電纜混合線路、架空線路多種類型，而且在線路中接有多個(gè)斷路器柜的配電房，一旦配電房變壓器出現(xiàn)堵路故障會直接導(dǎo)致跳閘，包括配電房變壓器保護(hù)開關(guān)柜進(jìn)行以及開關(guān)柜等。在這種情形下變電站中的出現(xiàn)開關(guān)會重合，對于非故障段的供電回復(fù)正常。如果供電主干線中采用全電纜線路，一旦發(fā)生故障會由于沒有重合閘而導(dǎo)致全線停電。如果將負(fù)荷開關(guān)柜作為配電房開關(guān)柜，負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合柜作為變壓器保護(hù)柜，面對線路內(nèi)部故障問題，熔斷器可以直接切斷短路故障，具有優(yōu)良特性，而且將負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合柜和變壓器出現(xiàn)開關(guān)配合，保證變電站以及配網(wǎng)正常運(yùn)行。

4.2　低壓總開關(guān)與高壓斷路器柜的保護(hù)配合

高壓斷路器柜電流速斷保護(hù)整定原則按照下式進(jìn)行：

其中可靠性系數(shù)Krel的值為1.3，由于高壓端速斷保護(hù)采用定時(shí)限，因此當(dāng)變壓器的低壓側(cè)發(fā)生短路等故障的時(shí)候不會出現(xiàn)開關(guān)動作。因此，為最大限度的實(shí)現(xiàn)保護(hù)配合，可以在低壓側(cè)總開關(guān)選用中，選擇智能式帶短路短延時(shí)開關(guān)。如果高壓斷路器柜采用反時(shí)限保護(hù)方式，通過這一斷路器選擇可以進(jìn)行保護(hù)整定值的調(diào)節(jié)，因此往往在低壓側(cè)選擇智能式帶短路短延時(shí)開關(guān)時(shí)限保護(hù)配合。

4.3　低壓總開關(guān)與高壓負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器的保護(hù)配合

在高壓負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器中熔絲是與變壓器相互配套使用的，由于安裝地點(diǎn)和安裝環(huán)境的差異而大致反時(shí)限熔斷有所不同。低壓總開關(guān)一般設(shè)有短路短延時(shí)，而且短延時(shí)時(shí)間在0.1s以上，如果一旦低壓出口和低壓支線發(fā)生三相短路故障極容易導(dǎo)致高壓側(cè)熔絲直接熔斷，而低壓總開關(guān)并沒有動作的情況。

5　結(jié)論

對于配電系統(tǒng)而言，配電房中高低壓開關(guān)的選擇需要綜合考慮各種因素，不僅僅需要對開關(guān)本身功能進(jìn)行分析，還需要對各項(xiàng)電氣參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合配電網(wǎng)的發(fā)展情況以及實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行選擇，將各級開關(guān)進(jìn)行配合使用，保證配電系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)性和可靠性。