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(duì)這種分界開關(guān)的接地方式、設(shè)計(jì)原則、應(yīng)用背景、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等進(jìn)行了仔細(xì)的分析與討論，對(duì)于優(yōu)勢的作用及價(jià)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(duì)國內(nèi)10kV用戶分支線路電力設(shè)備應(yīng)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(yùn)行的開關(guān)設(shè)備，要么檔次低下，不具備免維護(hù)和自動(dòng)功能，要么雖有自動(dòng)功能，但必須主站配合，達(dá)不到自動(dòng)確立用戶分界責(zé)任點(diǎn)和自動(dòng)隔離故障的目的。

1 設(shè)計(jì)原則

用戶分界負(fù)荷開關(guān)俗稱“看門狗”，是一種可自動(dòng)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(duì)配電網(wǎng)造成波及停電影響。該設(shè)備安裝應(yīng)用于10 kV架空線用戶T接處或末段用戶進(jìn)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(yùn)后，可將T接用戶內(nèi)部事故的影響封鎖在責(zé)任用戶界內(nèi)而不會(huì)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(diǎn)。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(jì)原則：

1.1可靠性原則

（1）分界開關(guān)本體的可靠性要求—運(yùn)行穩(wěn)定、動(dòng)作準(zhǔn)確；（2）要求開關(guān)本體具有較高的運(yùn)行可靠性，且適應(yīng)頻繁操作的要求，穩(wěn)定可靠為第一設(shè)計(jì)原則；（3）分界開關(guān)控制器的可靠性要求—判別故障精準(zhǔn)、環(huán)境適應(yīng)性好；（4）為滿足電子設(shè)備戶外運(yùn)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(yùn)行的技術(shù)性能，不出現(xiàn)誤判。

1.2 實(shí)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(yīng)用的角度要求設(shè)備應(yīng)同時(shí)適應(yīng)配電網(wǎng)的多種中性點(diǎn)接地及保護(hù)運(yùn)行方式，不可要求復(fù)雜的保護(hù)配合。由于運(yùn)行場合有別于變電站接地選線，因此設(shè)計(jì)重點(diǎn)是加強(qiáng)戶外設(shè)備的運(yùn)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(zhǔn)確性，而擯棄了如故障電流方向判斷，諧波分析等復(fù)雜的程序運(yùn)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(duì)于架空線路來說，相間短路故障的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單相接地故障的比例，所以研究的重點(diǎn)方向就是單相接地故障的檢測。在我國的配電網(wǎng)中性點(diǎn)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(duì)于不同的中性點(diǎn)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(hù)動(dòng)作行為都是不同的。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式或者中性點(diǎn)不接地的配電網(wǎng)絡(luò)，變電站出線開關(guān)是沒有針對(duì)單相接地故障的保護(hù)跳閘行為的，但是在中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式的配電網(wǎng)絡(luò)中，是有保護(hù)跳閘行為的。那么，對(duì)于配電線路T接處的故障檢測設(shè)備來說，必須對(duì)以上的三種接地方式適應(yīng)期應(yīng)用的特點(diǎn)。對(duì)于相間短路故障的診斷與隔離，也要按照相對(duì)應(yīng)的方式來分 析解決，采用適當(dāng)正確的應(yīng)對(duì)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(dòng)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。控制器同桿安裝于開關(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(jìn)行接口連 接。

3.2 分界

開關(guān)的運(yùn)行原理開關(guān)合閘運(yùn)行時(shí)，通過內(nèi)置的兩只普通CT經(jīng)航空插座送出運(yùn)行電流信號(hào)，通過內(nèi)置零序CT經(jīng)航空插座送出零序電流信號(hào)，通過內(nèi)置 PT 經(jīng)航空插座給控制器提供工作電源。當(dāng)線路電流越限時(shí)，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(shí)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(dá)到切除用戶故障區(qū)域的目的。當(dāng)零序電流越限時(shí)，控制器即判定為線路出現(xiàn)接地短路故障，此時(shí)，無論變電站出線斷路器是否跳閘（對(duì)中性點(diǎn)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(huì)跳閘，對(duì)中性點(diǎn)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(huì)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(yùn)行時(shí)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(shí)，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(shí)所引起的零序電流越限，在判定接地短路故障時(shí)，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(hù)動(dòng)作所引起的開關(guān)誤動(dòng)。為了滿足電網(wǎng)遠(yuǎn)方監(jiān)控的需求，分界開關(guān)在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)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(hào)傳送到電力管理中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4分界開關(guān)的應(yīng)用

（1）分界開關(guān)的測控裝置能同時(shí)適應(yīng)不同中性點(diǎn) 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(shí)保證在中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地系統(tǒng)中零序電流達(dá)數(shù)百安培時(shí)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(shí)，要充分考慮其安裝條件、環(huán)境適應(yīng)能力和免維護(hù)性。（3）分界開關(guān)在中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地系統(tǒng)中，能實(shí)現(xiàn)單相接地故障的快速切除，其保護(hù)動(dòng)作要快于變電站的保護(hù)動(dòng)作。（4）由于測控點(diǎn)設(shè)置在戶外，分界開關(guān)能滿足戶外運(yùn)行條件，適應(yīng)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(duì)上述應(yīng)用技術(shù)問題，基于分界開關(guān)運(yùn)行原理及上述應(yīng)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(jìn)行現(xiàn)場故障模擬性能檢測試驗(yàn)。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(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)故障電流的準(zhǔn)確檢測，取值的范圍也適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大，同一個(gè)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(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 效果也更加的優(yōu)秀，安裝連接也相對(duì)簡潔，維護(hù)起來也更加的方便與容易，在運(yùn)行的過程中可以產(chǎn)生更好的業(yè)績，在相關(guān)部門嚴(yán)格的樣機(jī)試驗(yàn)、批量運(yùn)行質(zhì)量檢驗(yàn)、現(xiàn)場故障模擬實(shí)驗(yàn)等的檢測之下，可以成功的將問題及時(shí)的解決見故障及時(shí)的切斷與隔離，技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益也可以得到更好的驗(yàn)證。

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