基于消弧線圈接地系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化“零壓分閘”技術(shù)的應(yīng)用

徐鵬

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽(yáng)江供電局 廣東省陽(yáng)江市 529500）

1 引言

隨著社會(huì)發(fā)展和國(guó)家政策的落實(shí)，農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)及供電可靠性提出了更高的要求，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)隔離故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)域快速?gòu)?fù)電得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用[1-5]。但配網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的“電壓時(shí)間型”或“電壓電流型”自動(dòng)化開關(guān)往往需要站端開關(guān)兩次重合才能隔離故障[6-7]。目前廣東片區(qū)正有序開展小電阻接地系統(tǒng)改造，而農(nóng)村片區(qū)電網(wǎng)改造相對(duì)滯后，大部分農(nóng)村電網(wǎng)仍采用的是消弧線圈接地系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，配網(wǎng)故障主要是接地故障[8]。在消弧線圈接地系統(tǒng)下，接地故障時(shí)配網(wǎng)10kV 出線開關(guān)往往無(wú)法重合，大大限制了配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)隔離接地故障的成效。

2016年以來(lái)，廣東電網(wǎng)公司開始大力推廣配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè),大量采用就地型饋線自動(dòng)化負(fù)荷開關(guān)和自動(dòng)化斷路器，負(fù)荷開關(guān)具備三遙功能和電壓時(shí)間型邏輯功能[9]，自動(dòng)化斷路器則同時(shí)具備三遙功能、邏輯功能及常規(guī)保護(hù)功能。本文結(jié)合線路實(shí)際運(yùn)行的自動(dòng)化開關(guān)，針對(duì)消弧線圈接地系統(tǒng)隔離接地故障的難題開展深入分析，提出“零壓分閘”快速?gòu)?fù)電機(jī)制，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行案例證明其方法有效。

2 自動(dòng)化功能屬性及配置

目前配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)具備三遙功能，即遙控、遙測(cè)、搖信。而邏輯功能則具備“上電合閘、失壓分閘”屬性，即開關(guān)感受電壓后，則自動(dòng)延時(shí)合閘，失去電壓后，則自動(dòng)延時(shí)分閘[10-15]。通過(guò)時(shí)間邏輯判斷在合閘一瞬間是否有故障，來(lái)鎖定故障范圍。而常規(guī)保護(hù)則包含速斷、過(guò)流、零序三種功能[16]。一般邏輯功能和保護(hù)功能不能兼用，否則可能出現(xiàn)邏輯紊亂。

從目前自動(dòng)化開關(guān)在廣東農(nóng)村線路的應(yīng)用來(lái)看，大體分為三種類型，類型一：部分線路無(wú)論主干層還是分支層，全部采用負(fù)荷開關(guān)；類型二：部分線路主干層全部為負(fù)荷開關(guān)，分支層首臺(tái)開關(guān)為斷路器，分支層后段配有負(fù)荷開關(guān)。類型三：線路全部采用斷路器，但斷路器同時(shí)配置了邏輯功能和常規(guī)保護(hù)功能，但主干層采用邏輯功能，分支層首臺(tái)開關(guān)采用保護(hù)功能，分支層后段開關(guān)采用邏輯功能。

3 零壓分閘原理及應(yīng)用

零壓定值定義：開關(guān)合閘時(shí)，零序電壓達(dá)到設(shè)定值，當(dāng)零壓分功能投入時(shí)，則開關(guān)分閘且閉鎖。

圖1：自動(dòng)化線路類型一分布圖

圖2：自動(dòng)化線路類型二分布圖

圖3：自動(dòng)化線路類型三分布圖

針對(duì)廣東農(nóng)村地區(qū)不同類型的配網(wǎng)自動(dòng)化線路，本文將分開討論零壓分閘技術(shù)的應(yīng)用。如圖1所示的線路，F(xiàn)1、F2、F3、F4 開關(guān)均為負(fù)荷開關(guān)時(shí)，配置邏輯功能。當(dāng)配網(wǎng)10kV 線路接地發(fā)生在開關(guān)F3 與F4 之間時(shí)，電站開關(guān)選線動(dòng)作，則線路各級(jí)自動(dòng)化開關(guān)（F1、F2、F3、F4）均失壓跳閘。供電所經(jīng)過(guò)初巡，判斷線路不存在斷線的情況下，向調(diào)度申請(qǐng)重合站內(nèi)開關(guān)，而線路自動(dòng)化開關(guān)按整定的延時(shí)時(shí)間（一般為7 秒）逐一合閘。首先開關(guān)F1 感受到電壓后延時(shí)合閘，經(jīng)過(guò)故障判斷時(shí)限后，站內(nèi)開關(guān)未檢測(cè)到故障，則開關(guān)F2 合閘。由此類推，當(dāng)合閘到開關(guān)F3 的一瞬間，因接地故障仍存在，F(xiàn)3 開關(guān)在合閘后的“零壓定值”時(shí)限內(nèi)感受到零壓，“零壓分閘”功能起作用，在設(shè)定的時(shí)限內(nèi)F3 開關(guān)分閘且閉鎖，由此隔離了接地故障，避免了站端開關(guān)再次選線動(dòng)作。

圖4：配網(wǎng)自動(dòng)化隔離接地故障數(shù)據(jù)

如圖2所示的線路，F(xiàn)1、F2、F3 開關(guān)均為負(fù)荷開關(guān)，配置邏輯功能；K1 開關(guān)為斷路器，同時(shí)具備邏輯功能和常規(guī)保護(hù)功能，但在功能選取時(shí)只取其常規(guī)保護(hù)功能。當(dāng)配網(wǎng)10kV 線路接地發(fā)生在開關(guān)F3 后段時(shí)，K1 斷路器開關(guān)零序動(dòng)作，則線路F3 開關(guān)同步失壓跳閘。當(dāng)斷路器K1 零序重合時(shí)，F(xiàn)3 開關(guān)延時(shí)合閘，合閘一瞬間F3 開關(guān)“零壓定值”時(shí)限內(nèi)感仍受到零壓，因“零壓分閘”功能起作用，F(xiàn)3 開關(guān)在設(shè)定的時(shí)限內(nèi)分閘，而開關(guān)K3 重合成功，F(xiàn)3開關(guān)則隔離了接地故障，縮小了停電范圍。

如圖3所示的線路，開關(guān)K1、K2、K3、K4 均為斷路器，同時(shí)具備邏輯功能和常規(guī)保護(hù)功能。開關(guān)K1、K2、K4 取邏輯功能，退出保護(hù)功能；開關(guān)K3 取常規(guī)保護(hù)功能，退出邏輯功能。當(dāng)配網(wǎng)10kV 線路接地發(fā)生在開關(guān)K4 后段時(shí)，K3 斷路器開關(guān)零序動(dòng)作，則線路K4 開關(guān)同步失壓跳閘。當(dāng)斷路器K3 零序重合時(shí)，K4 開關(guān)延時(shí)合閘，合閘一瞬間K4 開關(guān)“零壓定值”時(shí)限內(nèi)感仍受到零壓，K4 開關(guān)因“零壓分閘”功能起作用，在設(shè)定的時(shí)限內(nèi)分閘，開關(guān)K3 重合成功，K4 開關(guān)隔離了接地故障，縮小了停電范圍。

4 “零壓分閘”技術(shù)小結(jié)

零壓分閘技術(shù)應(yīng)用也存在一定的局限性。一方面線路自動(dòng)化開關(guān)存在誤將瞬間故障隔離成永久故障的情況。當(dāng)線路出現(xiàn)瞬間故障時(shí)，電站開關(guān)動(dòng)作并重合成功，線路開關(guān)逐級(jí)延時(shí)合閘，可能存在某自動(dòng)化開關(guān)因合閘瞬間感受到零壓而分閘閉鎖，錯(cuò)誤地將瞬間故障隔離成了永久故障；另一方面間歇性接地故障可能出現(xiàn)隔離不成功的情況。當(dāng)線路避雷器或隔離刀閘上引線出現(xiàn)脫落情況時(shí)，風(fēng)吹造成引線擺動(dòng)，形成間歇性接地故障。此時(shí)線路自動(dòng)化開關(guān)合閘的一瞬間不一定能感受到零壓，造成永久故障無(wú)法及時(shí)隔離。

5 實(shí)例應(yīng)用

如圖4所示，以廣東某縣局配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行為案例，以電站開關(guān)跳閘為統(tǒng)一指標(biāo)口徑，超過(guò)15 分鐘未送電，則認(rèn)為故障。2016年配網(wǎng)接地故障67 條次，利用強(qiáng)送等手段，成功隔離接地故障16條次，隔離接地故障率為23.8%，2017年配網(wǎng)接地故障為73 條次，成功隔離接地故障18 條次，隔離接地故障率24.65%。2018年配網(wǎng)接地故障98 回，成功隔離接地故障36 條次，隔離接地故障率為36.8%。2019年該局因?yàn)橛须娬鹃_展了小電阻接地系統(tǒng)改造，該數(shù)據(jù)不具備同類可比性。根據(jù)該局運(yùn)行情況對(duì)比分析，證明配網(wǎng)自動(dòng)化“零壓分閘”功能確在消弧線圈系統(tǒng)中隔離接地故障有一定成效。

6 結(jié)論

本文針對(duì)消弧線圈接地系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)無(wú)法有效隔離故障的現(xiàn)狀，提出了基于“零壓分閘”功能技術(shù)的研究與應(yīng)用。針對(duì)不同類型開關(guān)，不同開關(guān)分布情況，分三類討論了“零壓分閘”隔離接地故障的機(jī)制和應(yīng)用的局限性，結(jié)合實(shí)際案例，證明了配網(wǎng)自動(dòng)化“零壓分閘”功能在消弧線圈接地系統(tǒng)中有一定成效，解決了消弧線圈接地系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)不能有效發(fā)揮實(shí)際作用的難題。