基于智能式斷路器的新型站用交流電源系統分析

李仕章

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

變電站必須具備安全可靠的工作電源，站用交流電源是整個變電站直流電源、逆變電源、通信電源的源頭，同時擔負著主變冷卻、消防水泵、故障錄波器等重要站內負荷的供電，其可靠性對于整個變電站的安全運行十分重要。因此需要配置安全、可靠的交流電源，保證站內用電負荷的穩定運行。筆者認為，目前變電站的交流系統保護配置功能和系統接線較為簡單，供電可靠性較差，難以滿足設備運行的要求，因此需要分析研究一種新的交流系統，從而解決目前存在的問題，提高變電站交流系統的可靠性。

1 目前變電站交流系統運行方式

圖1 交流系統主接線圖

目前變電站380V 站用交流電源系統普遍采用ATS 自動控制開關的供電模式，每一個ATS 均從兩臺獨立的變壓器低壓側引入兩路電源，其中一路作為主供電電源，另一路作為備用電源，兩路電源通過ATS 選擇后輸出一路供電，利用控制系統實現自動切換和控制模式的轉變。四個進線開關11QF，12QF，21QF，22QF 一般為四段式保護斷路器，該斷路器一般具有過載、短路短延時、速動保護和接地保護四種功能，但定值不可連續調節。母線上的所有支路開關均為塑殼斷路器或微斷空開，此種類型開關一般為熱磁式電子脫扣開關，動作值離散性較大，且不具備接地保護功能。

2 交流系統存在的主要問題

低壓交流電源無法和高壓設備一樣每條支路都配置專門的保護設備，故障的隔離主要是依靠開關的級差配合及本體的保護功能來實現的，而變電站380V 交流系統是一個多分支、多層級的龐大系統，網絡拓撲結構較為復雜，負荷種類較多，在實際運行中常出現以下問題：

（1）交流饋線支路某個節點發生接地故障時，由于支路開關均不具備接地保護功能，此時需由進線總開關的接地保功能護或站用變零序保護動作實現故障的隔離，導致了故障范圍的擴大，即某條支路的故障必須通過整段母線的停電來實現故障的隔離；

（2）交流支路發生過流保護時，由于上下級開關動作曲線不配合導致開關越級跳閘，無法及時隔離故障，從而出現了支路故障時導致整段母線失壓的情況；

（3）站內檢修和生活用電等線路故障多發點往往造成其他負荷失壓，無法將故障局限在同一類負荷中；

（4）站用變保護一般為微機型保護，電流和時間動作定值可以連續調整，動作靈敏度較高，而交流系統進線總開關定值只能在幾個數值中進行選擇，難以和站用變實現上下級的正確配合；同時消防水泵等電機類負荷的啟動電流較大，啟動時間較長，容易引起總開關的跳閘。

通過以上分析可以看出，目前變電站交流系統母線失壓的頻率較高，任何一條線路的故障都可能導致整段母線失壓，供電可靠性較差，無法為變電站提供穩定可靠的工作電源。

3 基于智能式斷路器新型交流電源系統設計

本方案提出一種新型的可靠交流電源系統，該系統通過智能式微機電子脫扣開關和普通開關的配合使用，結合負荷分段的原則來消除系統目前所存在的問題，與現行的方案相比，新的方案在滿足基本功能的基礎上主要有以下幾個優點：

3.1 消除普通電子開關定值設置局限性

該系統進線總開關采用智能四段式斷路器，此種開關配置了微機保護監控單元，過載、短路短延時、瞬動、接地故障定值均可以在監控單元中以符合規定范圍內的連續數值的方式來進行整定。目前普通電子脫扣器定值整定由于靠撥碼形式來完成的，定值離散性太大，只有3-5 個檔位，無法和上級站用變保護的定值配合，智能式四段式斷路器的先進功能可以消除普通電子開關的這些局限性，實現開關保護和站用變保護的配合。

3.2 簡化系統設計，使其簡單可靠

該方案中無需配置獨立的站用電保護裝置，所有的保護功能均在智能四段式斷路器中實現，一方面可以充分利用開關的功能實現保護的選擇性，另一方面也可以消除保護配置重疊的現象，簡化系統。

3.3 采用分類小母線可以縮小故障范圍，提高系統可靠性

站內空調電源和照明電源及生活用電是故障多發的節點，采用分類小母線，將同一類型負荷的空開都接在了一段小母線上，其上級配置4 段式普通電子開關，在終端負荷發生接地故障時可以將故障限制在該段小母線上，當某一段小母線下端故障時只隔離該段小母線，防止故障進一步擴大。

圖2 一種新型的站用交流電源系統

4 總結

380V 站用交流電源的供電穩定可靠是變電站安全運行的重要保證，由于缺少獨立的保護裝置和開關本體保護功能的局限性，往往造成上下級開關級差和保護配合不到位，故障擴大的情況時有發生，大大降低了供電的可靠性，嚴重影響了變電站的安全運行。本文針對目前變電站交流系統運行中存在的問題進行分析，結合智能式斷路器工作特點和負荷分類原則的特點，提出一種新的交流系統，解決目前系統存在的不足，從而提高站用電源供電的可靠性。

［1］DL/T 5155-2002 220kV～500kV 變電所所用電設計技術規程[S].

［2］IEC 60947-2:2009 低壓開關設備和控制設備[S].

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