10kV饋線自動化開關實踐探討

鄧建豐

廣州鑫廣源電力設計有限公司 廣東廣州 510000

摘要：饋線自動化在配電自動化中起著重要的作用，具有對故障的檢測、判斷、隔離與網絡重構等功能，是提高配電系統供電可靠性的有效手段。本文介紹了10kV配電網的饋線自動化開關的科學布點、分配數量，對10kV架空線就地型饋線自動化開關的應用進行了分析，并提出了自動化開關中存在的問題和解決策略，以望能為有關需要提供參考。

關鍵詞：10kV配電網；饋線自動化開關；實踐

0 引言

隨著我國社會的進步和經濟的快速發展，電力工業也取得了巨大的進步，配電網正在向更具靈活性、可靠性、高效性及智能化的方向發展。配電自動化技術以其能提高供電可靠性、改善電能質量、提升服務水平、降低企業運行成本及減輕人員負擔等功能日益受到重視。而饋線自動化是配電自動化系統中最重要的部分，對饋線自動化的應用展開研究是當前的一個重要課題之一。基于此，筆者對10kV配電網的饋線自動化開關進行了相關介紹。

1 10kV饋線自動化開關的科學布點

應該根據電力線路的長短、負荷大小以及服務的用戶范圍等因素來決定電壓—時間型自動化開關的定位與布局，應該根據三分段一聯絡的具體規定，在主體線路上裝配兩臺自動化分段開關，根據線路長短，如果過長則可以視情況增設一臺分段開關，當電力分支線路經過范圍較廣時，設備容易風化，為了確保安全供電，則應該安裝自動化負荷開關或斷路器。

負荷、線路長度等也是決定電壓—電流型自動化開關的定位與布局的重要因素，一般來說，主體線路也要安裝分段負荷開關，大概為2-3個，這樣就能將主體線路劃分成3-4個區段，一些電力線路的長度很長、范圍很廣，特別是主線或者分支線路開關分段在5段以上時，則需安裝一個主線分段斷路器，而且科學的定位是安裝于1/3線路，從而控制停電的規模和范圍。這是因為變電站開關首次重合閘后，如果故障信息沒能被檢測出來，開關會閉鎖分閘，那就意味著當變電站開關再次重合閘時，電壓—電流型自動化開關還在閉合狀態。如果電力線路的長度越長，故障的定位范圍就越大，如果出現在線路末端，就很容易造成變電站開關誤動問題，從而對其他線路的正常運行帶來不利影響。

2 10kV饋線自動化開關的數量標準

只有先對起初的開關實施自動化改造發展，一些新線路也要安裝自動化開關，這樣才能最大程度地實現自動化開關控制，使10kV配電網饋線自動化開關得到有效應用，其功能得到有效發揮，從而減少故障影響范圍，確保供電安全持續。

通過對10kV線路故障位置的實踐調查得出：配網主線路故障發生率為42%，支路故障發生率則高達58%，一級支路故障率達到23%，二級故障率則達到34%。在自動化開關裝配數量方面，經過研究得出：隨著其數量的上升，對應的成本會上升，因此，經濟效益也會隨之下降。所以，要想獲得可觀的經濟效益，就要有重點、有針對性地實施自動開關改造，從10kV架空饋線主干線分段與聯絡開關作為切入點，進行自動化開關改造，不僅有效控制了成本，同時，也收到了良好的經濟效益，為了獲得更加可觀的經濟效益，應該積極控制支路自動化開關的臺數，一般來說，<3臺為最佳。

3 10kV就地型自動化開關的實踐

3.1 電壓—時間型自動化開關

這一類型開關系統的實際圖如圖1所示。

圖1

觀察圖1可以看到，cb為饋線出線斷路器，能夠發揮時限保護、二次重合閘等多方面的作用，fsw1、fsw2都為分段負荷開關，設置在主干線上，zsw1開關則位于支線路上，lsw則為聯絡開關。

此開關具體的運行原理為：

第一，K1出現嚴重故障問題時，cb繼電保護分閘，由于失去了電壓的供應，fsw1、fsw2、zsw1則會分閘，lsw一端也失去了電壓，大概5秒鐘以后，首次重合閘，開關fsw1獲電，3秒時間內失去電壓，關閉合閘。

lsw一端斷電45秒，過一會兒合閘，由于fsw1關閉合閘，這樣就有效隔斷了發生故障問題K1段，其他線路不會受到影響，依舊工作運轉。

第二，K2出現嚴重故障問題時，cb分閘，同樣，由于沒有電壓的供應，fsw1、fsw2、zsw1也會分閘，lsw一端也失去了電壓，大概過5秒鐘，cb首次重合閘，過7秒鐘，fsw1合閘。由于K2屬于長期性的故障問題，CB分閘，將fsw1合閘3秒，該處開關也失去了電壓，閉鎖合閘；fsw2獲電，3秒內喪失了電壓，閉鎖合閘，過5秒，cb再次合閘。lsw一端斷電45秒，延時合閘，從而fsw1、fsw2不能夠合閘，這樣K2段就處于隔斷狀態，其他非故障線路能夠如常運行。

第三，K3出現嚴重故障問題時，cb分閘，fsw1、fsw2、zsw1也對應分閘，lsw一端也失去了電壓，過5秒，cb首次重合閘，過7秒，fsw1、fsw2延時合閘，由于K3出現了嚴重的故障問題，fsw2合閘以后，3秒喪失電壓，閉鎖合閘；lsw獲得電壓，3秒之內喪失了電壓，閉鎖合閘，過5秒再次合閘。fsw1、zsw1延長了合閘時間，fsw2、lsw閉鎖合閘。這樣故障區K3就處于隔斷狀態，其他區域依然能夠正常運行。

3.2 電壓—電流型自動化開關

這一類型開關的實際工作過程圖如圖2所示。

圖2

從上面的開關線路圖中能夠看到，同樣，cb依然為饋線出線斷路器，能夠發揮帶時限保護的作用，也具備二次重合閘的性能。FSW1與FSW2的功能同上，其中FB與ZB1分別為分段斷路器與分界斷路器，后者處于分支電線上，LSW同樣屬于聯絡開關。

這一系統的運轉原理：

第一，當K1，K2點都出現較為嚴重的故障問題時，這一開關的工作原理與工作過程類似于其他開關，然而，其不同點在于其故障隔離時間相對較短。

第二，K2出現嚴重的長期故障問題時，FB分閘，FSW2由于失去了電壓也同樣分閘，LSW的一段也同樣失去電壓，5秒鐘過后，FB首次重合閘，7秒過后，則FSW2延長合閘時間，FB分閘。過3秒鐘就能夠檢查出故障性電流，從而閉鎖合閘。

LSW獲得電壓，在3秒鐘失去電壓，合閘，五秒鐘后，FB二次合閘。FSW2與LSW則不能合閘，發生故障問題的F3則被隔斷開來，其他線路則依然能夠正常運行，不會出現供電中斷現象。

第三，K4出現嚴重的故障問題，ZB1分閘，過5秒鐘ZB1一次重合閘，再次重合閘，故障區K4段則被有效隔離開來，這樣就確保了供電系統的正常運轉。

4 自動化開關存在的問題分析

4.1 自動化開關方案應用中出現的問題

第一，電壓—時間型自動化開關。這一類型開關的分合閘判斷一般是通過測試開關兩端的電壓情況，如果開關PT出現問題時，例如：其熔絲斷開，則開關則會因為單側失去電壓而發生誤動作。聯絡開關轉供容易導致側環網線路變電站側開關動作跳閘，帶來更大面積的事故隱患。

第二，10kV母線喪失電壓問題。這一問題主要是由主網線路、10kV母線故障所導致的。10kV母線上面的饋線開關尚未分閘時，開啟饋線自動化轉供電功能，造成朝著10kV母線反送電的問題，導致一回10kV線路區域承受一切載荷的問題，使得這一線路部位的熱穩定超越規定范圍，甚至導致更多的10kV電源電壓朝著這一母線反送電的問題，導致更多的電源不合理并聯的問題，這樣會導致更嚴重的事故問題。

4.2 自動化開關問題的解決對策

為了有效解除自動化開關運用中的一些問題，就要注意把握好以下幾方面：

第一，為了減少PT故障，就要科學選擇正規制造商的生產的互感器，并加強接地設計與防雷設計，加強對二次回路絕緣能力的檢測，為了確保自動化開關邏輯判斷能力，可以盡量選擇電壓-電流型自動化負荷開關。

第二，為了避免10kV母線故障引起失電壓問題，應該在變電站出口1號塔或桿上安裝一臺電壓—時間型負荷開關，還要在開關電源測安裝一臺電壓互感器，電源測有電壓時就會延時合閘，失壓時會延時分閘，從而有效減少向變電站母線返送電。

5 結語

綜上所述，饋線自動化在配電網中起著不可取代的作用。但是由于饋線自動化是一個十分復雜的系統工程，因此，在配網建設過程中，要合理設計應用饋線自動化開關，確保電網系統出現故障時，能快速、有效的進行故障處理，從而提高配電網的供電質量和運行可靠性，確保配電網安全、高效運轉，有效地促進電力企業的快速發展。

參考文獻：

[1]王觀興.10kV饋線自動化開關的應用[J].中國高新技術企業.2013（33）

[2]溫健鋒.10kV架空線就地型饋線自動化開關應用研究[J].機電信息.2014（33）