10kV配電房高低壓開關選擇與保護分析

陳松

摘要：近幾年來，隨著我國經濟的飛速發(fā)展，國家城鄉(xiāng)電網建設工作的繼續(xù)深入以及人們生活、工商業(yè)用電的要求增高，對配電系統(tǒng)的技術設計以及相關設備的選擇更為苛刻。本文將就配電房中高低壓開關的選擇與保護方面存在的問題以及解決措施做深入剖析。

關鍵詞：10kV配電房;高低壓開關;選擇;保護

引言

配電房是電力系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)之一，對維護電力系統(tǒng)的正常運轉具有重要的影響。配電房內置有許多種類的器械設備，需要做好相互之間的配合，才能保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在10kV配電房中，高低壓開關之間保護配合不合理將會為電力系統(tǒng)的運轉添加很多麻煩，這嚴重影響了電力系統(tǒng)的正常運轉。為維護電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，國家逐漸完善了城鄉(xiāng)電網，規(guī)范了10kV配電房內的相關設備，大大方便了電力系統(tǒng)的管理。

110kV配電房高低壓開關

1.1高壓開關

高壓開關主要用于3kV以上電路，體現(xiàn)為以下幾種形式：（1）斷路器。以絕緣介質為劃分依據，可分為SF6斷路器、真空斷路器。在配電房中，彈簧操動機構和永磁式操動機構被廣泛應用于斷路器當中，已初步實現(xiàn)斷路器的智能化和自動化控制，并可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的二段、三段式保護。供電系統(tǒng)正常運行時，可通過斷路器開/斷負荷電流;供電系統(tǒng)運行異常時（故障、超載），可通過斷路器開/斷故障電流，避免安全事故的發(fā)生。（2）負荷開關。常見的負荷開關主要有SF6負荷開關和真空負荷開關。在配電房中，負荷開關的主要作用是對供電系統(tǒng)的工作電流進行開斷，由于其具有穩(wěn)定性高、維護費用低等優(yōu)點，被廣泛應用于配電房中。（3）負荷開關—熔斷器組合電器。負荷開關可以對供電系統(tǒng)起到開斷、電流轉移等作用，而對于較大的電流，如短路電流以及負荷過載產生的電流，則可以使用熔斷器實現(xiàn)電路的斷開，保護電路的正常運行。

1.2低壓開關

（1）額定電壓.在配電房中，低壓開關系統(tǒng)中的額定電壓一般是指相間電壓，即線電壓。（2）額定電流。殼架等級額定電流代表斷路器的外形大小，以此表示斷路器的最大額定電流，在規(guī)定的條件下，保證斷路器正常工作的電流又稱脫扣器額定電流。（3）短路分斷能力。低壓電路中的短路分斷能力一般分為極限分斷能力、運行短路分斷能力兩類。根據電力學的基本原理;斷路器的額定分斷能力應當大于或等于線路的預期短路電流的基本原則，我們可以判斷斷路器中極限分斷能力或者短路分段能力存在的問題，便于維護管理。

2主要參數(shù)選擇

對于整個配電系統(tǒng)而言，設備的具體參數(shù)決定著整個配電系統(tǒng)能否正常運行。（1）額定電壓。是指相間電壓，即線電壓;（2）殼架額定電流。從這個方面最能代表的是斷路器外形方面的特征，并以此決定斷路器的最大額定電流，也就是能夠為斷路器正常工作提供保障的電流。又可以稱之為脫扣器額定電流;（3）過載，短路保護特性。一般說來分閘時間在20ms-30ms之間的被稱之為二段式保護，如果時間為0.1s的倍數(shù)則是被定性在三段式保護。還需要注意的是ICW只能應用在B類斷路器中，也就是具備短路短時延時性斷路器;（4）短路分斷能力的相關主要參數(shù)。關于短路分段能力又可以具體劃分為極限分段能力ICU和運行短路分段能力ICS，但是截止到目前，對于短路分段能力是指哪一種，還沒有權威的定論，大多數(shù)電氣工程師傾向于短路分斷能力ICS，最主要的原因是其保險系數(shù)較大，具有相當高的可靠性。

410kV配電房高低壓開關的保護配合

4.1配電房高壓開關柜與變電站出線開關柜的保護配合

通過當前我國在變電站出現(xiàn)開關選擇以及保護裝置現(xiàn)狀來看，由于配電線路較短而且配電單元復雜，在繼電保護的配合中不能依靠電流整定來實現(xiàn)，而且在電力系統(tǒng)變電站中還不允許通過延長時間來實現(xiàn)保護配合。在變電站出線開關運行中，全分段時間基本都在100ms左右，包括開關分斷50ms左右時間，繼電保護還需要40ms左右的響應時間，但是在實際變電站出線開關跳閘時間的設定中，往往設置為0s。采用架空線以及和電纜混合的線路中，往往在變電站內設置重合閘開關。在全電纜線路中由于瞬時性故障較少，因此往往不采用重合閘。在配電網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)堵路故障會直接導致跳閘，包括配電房變壓器保護開關柜進行以及開關柜等。

4.2低壓總開關與高壓斷路器柜的保護配合

高壓斷路器柜在進行電流速斷保護的整定時，為了避免變壓器二次側短路發(fā)生，需要對一次側的三相最大短路電流進行整定。因此，在對一次側的三相最大短路電流計算過程中，選用可靠性系數(shù)為1.3，并與變壓器低壓側短路時三相最大短路電流折算到高壓側的電流值相乘。如果變壓設備的低壓一側出現(xiàn)了短路問題，當高壓側速斷保護為定時設定，這時開關設備不會產生行動，所選用的低壓側開關設備，需要具有智能的短路延遲功能來完成對相關保護的協(xié)助動作;如果高壓短路設備具有反時間限制，則需要對整定數(shù)據進行調整，此時需要選用帶充足短路延時功能的低壓開關設備完成對相關保護的協(xié)助動作。

4.3低壓開關類別的選擇原則

分支線配電開關均選擇A類斷路器;當變壓器高壓側開關為斷路器柜時，低壓總開關宜選擇帶短路短延時的斷路器（B類斷路器），以實現(xiàn)高低壓斷路器之間的全額保護配合;當變壓器高壓側開關為負荷開關-熔斷器組合柜時，經計算，若低壓柜母排短路故障，其短路電流折算至高壓側，對照熔絲反時限特性曲線，如果熔絲熔斷時間高出100ms的兩倍以上，低壓總開關應選擇帶短路短延時的B類斷路器，實現(xiàn)全額保護配合。如果高壓熔絲與低壓總開關、分支開關之間難以實現(xiàn)很好的全額保護配合，故提出以下看法：若低壓出線均為大截面電纜出線，其電抗值較小，經計算，在出線的任何一點發(fā)生三相短路，其短路電流值均大于變壓器低壓側額定電流的10倍。那么，低壓總開關宜選擇帶短路短延時功能的B類斷路器。這種保護配合方式可滿足低壓總開關與低壓出線開關在時間上的配合，其不足之處是當?shù)蛪耗概呕虻蛪撼鼍€出口處發(fā)生三相短路故障時，有可能出現(xiàn)高壓側熔絲熔斷的現(xiàn)象。若低壓出線均為架空出線，其電抗值較大，經計算，在出線近處（可定為40～50m）之外發(fā)生三相短路故障，其短路電流值小于變壓器低壓側額定電流的10倍。那么，低壓總開關宜選擇不帶短路短延時功能的A類斷路器。這樣可以避免當?shù)蛪耗概呕蚍种Ь€出口發(fā)生三相短路故障而導致高壓側熔絲熔斷的現(xiàn)象，其不足之處是當?shù)蛪撼鼍€出口處發(fā)生三相短路故障時，可能導致低壓總開關跳閘。

結束語

在電力系統(tǒng)中，10kV配電房是電力系統(tǒng)的一個核心環(huán)節(jié)。配電房中高低壓開關對配電系統(tǒng)的安全性能具有很大的影響。而且高低壓開關的選型涉及很廣的知識，我們應當參照高低壓開關的性能、特征、參數(shù)，并結合電網的實際運行需要，來選擇高低壓開關。在規(guī)范管理的情況下，實現(xiàn)高低壓開關的配合，才能維護電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為我國電力事業(yè)的發(fā)展提供助力。

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