淺談10kV分界開關在配電網架空線路上應用

廖尚成

摘要：在城市配電網架空線路上采用10kV分界開關具有著明顯的優勢。正是對這種分界開關的接地方式、設計原則、應用背景、結構特點等進行了仔細的分析與討論，對于優勢的作用及價值做了具體的闡述。

關鍵詞：配電網；分界開關；控制器

近幾年來隨著我國電網建設的飛速發展，在對國內10kV用戶分支線路電力設備應用情況的調研中發現，目前10kV配電線路中在用戶線路及其設備存在的問題主要是用戶入口處運行的開關設備，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 設計原則

用戶分界負荷開關俗稱“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，其主要作用是避免用戶側事故對配電網造成波及停電影響。該設備安裝應用于10 kV架空線用戶T接處或末段用戶進線位置 （如圖1）。

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

1.1可靠性原則

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

1.2 實用性原則

用戶分界開關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備應同時適應配電網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，因此設計重點是加強戶外設備的運行穩定性和在此基礎上盡可能提高線路故障電流監測的準確性，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

配電網的故障按照故障性質來分主要分為兩種，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。在我國的配電網中性點接地方式中，主要有三種，分別是經低電阻接地、經消弧線圈接地以及不接地。在小的城市或者城鎮中，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。中性點經消弧線圈接地方式或者中性點不接地的配電網絡，變電站出線開關是沒有針對單相接地故障的保護跳閘行為的，但是在中性點經低電阻接地方式的配電網絡中，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設備構成

3.1 分界開關的結構

分界開關包含開關本體及控制器兩部分。開關本體以真空開關，SF6氣體絕緣。真空管串聯聯動隔離刀閘刀閘先于真空管合閘，后于真空管分閘。開關箱體內內置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，電源及開關控制板，參數設置面板組成。控制器同桿安裝于開關本體下部，通過航空插件及多芯控制電纜與開關本體進行接口連 接。

3.2 分界

開關的運行原理開關合閘運行時，通過內置的兩只普通CT經航空插座送出運行電流信號，通過內置零序CT經航空插座送出零序電流信號，通過內置 PT 經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分閘，變電站出線斷路器重合閘后，用戶分界開關已可靠分閘，達到切除用戶故障區域的目的。當零序電流越限時，控制器即判定為線路出現接地短路故障，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小電阻接地的系統變電站出線斷路器會跳閘，對中性點不接地或經消弧圈接地的系統變電站出線斷路器不會跳閘），控制器即令分界真空開關分閘，切除用戶故障區域。控制器在線路正常運行時由開關內置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分閘操作電源。為區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，以防止控制器零序保護動作所引起的開關誤動。為了滿足電網遠方監控的需求，分界開關在設計時預留的通信接口，通過選配有線或無線通信附件，將監控信號傳送到電力管理中心，實現對用戶的遠方實時監控。

4分界開關的應用

（1）分界開關的測控裝置能同時適應不同中性點 接地方式的配電網，能滿足城網今后的調整變化。用于檢測零序電流的互感器既保證在小電流接地系統中低值 零序電流的測量線性誤差，同時保證在中性點經低值電阻接地系統中零序電流達數百安培時的電流檢出；（2）在架空線開關的零序電流互感器接入要比電纜設備困難，在保證測量精度的同時，要充分考慮其安裝條件、環境適應能力和免維護性。（3）分界開關在中性點經低值電阻接地系統中，能實現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）由于測控點設置在戶外，分界開關能滿足戶外運行條件，適應環境溫度變化范圍、抑制雷電波和瞬態浪涌干擾等技術問題。針對上述應用技術問題，基于分界開關運行原理及上述應用條件，把分界開關安裝在10KV架空網和10KV架空網掛網進行現場故障模擬性能檢測試驗。經測定分界開關能很好的解決我國10KV用戶分支線路及其電力設備存在的問題。

結束語

在配電網架空線路上采用10kV分界開關進行控制，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，還可以實現對故障電流的準確檢測，取值的范圍也適當的擴大，同一個規格的產品也適用于多種多樣的接地方式配電網系統，不僅如此，對于整個系統的設計 效果也更加的優秀，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生更好的業績，在相關部門嚴格的樣機試驗、批量運行質量檢驗、現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，技術的經濟效益也可以得到更好的驗證。

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