10 kV饋線自動化開關實踐探討

劉浩

摘 ?要：饋線自動化是配電系統實現自動化的基礎，也是配電功能中重要的功能之一，能有效提高供配電系統的穩定性和可靠性。介紹了自動化開關的數量和布點要求，列舉了10 kV柱上自動化開關典型應用方案，闡述了自動化開關存在的問題及其解決建議，以期為提高供電可靠性提供有價值的參考。

關鍵詞：饋線自動化;配電系統;配電功能;自動化開關

中圖分類號：TM76 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.100

隨著我國經濟的不斷增長，人們的生產和生活對用電的要求越來越高，配網自動化建設成為了電網建設的重要部分。但在饋線自動化技術方面仍有許多未解決的難題，導致配電系統常發生故障，影響了配網的自動化建設。因此，如何做好饋線自動化開關的實踐應用成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進行討論、分析。

1 ?自動化開關的數量和布點要求

1.1 ?自動化開關的數量配置

實施饋線自動化必然要對原有的開關進行自動化改造，或新建線路開關采用自動化開關。采用自動化開關的數量越多，受故障影響的用戶數越少、時間越短，但工程造價越高，且兩者不屬于線性關系。按照10 kV線路故障發生位置的統計分析得出，發生在配網線路主干線、分支線的故障分別占43%和57%.其中，一級分支線和二級以后支線的故障比例分別為24%和33%，主干線各分段之間故障比例基本符合平均規律。選取10 kV架空饋線典型接線方式，通過配置不同數量的自動化開關進行效益分析得出了配電自動化開關數量與投資收益的關系。

隨著自動化開關數量的增加，投資收益大幅下降，為了節省投資，經論證，將10 kV架空饋線主線的分段和聯絡開關改為自動化開關的總體投資收益最高，且分段開關數量不超過3臺，最多不超過4臺。

1.2 ?自動化開關的布點

1.2.1 ?電壓-時間型自動化開關的布點

實施電壓-時間型饋線自動化的線路，應綜合考慮線路長度、負荷和用戶數等因素，主干線選用自動化負荷開關應按“三分段一聯絡”規劃，主干線設2臺自動化分段開關。當主干線線路較長時，可酌情增加1臺自動化分段開關，即主干線分段開關和聯絡開關合計不超過4臺。

當分支線路的長度較長、設備或線路老舊、故障頻繁時，如果供電可靠性要求不高，則該分支線路可設置自動化負荷開關;如果供電可靠性要求較高，則該分支線路可設置自動化斷路器。

1.2.2 ?電壓-電流型自動化開關的布點

實施電壓-電流型饋線自動化的線路，應綜合考慮線路長度、負荷和用戶數等因素對主干線進行分段。一般情況下，主干線宜設兩三個分段負荷開關，將線路分成三四段。電壓-電流型自動化開關在變電站開關第一次重合閘后如果沒有檢測到故障信息，則將閉鎖分閘，即此開關在變電站開關第二次重合閘時處于閉合狀態。此時，如果線路較長，且故障發生在線路末端，由于勵磁涌流的緣故，則可能會引起變電站開關誤動，影響非故障區域的恢復供電。因此，當線路較長，主干線、分支線用自動化分段開關分段超過5段時，應配置1臺主干線分段斷路器，并設置于線路前1/3位置，這樣可以滿足縮小停電范圍的要求，又可有效減少變電站出線開關跳閘次數。當分支線路的長度較長、設備或線路老舊、故障頻繁時，可設置自動化開關。

1.2.3 ?真空斷路器自動化開關的布點

對于線路主線和分支線上配置真空斷路器自動化開關，雖然在一定程度上能滿足縮小停電范圍和減少變電站出線開關跳閘次數的要求，但真空斷路器自動化開關在繼電保護方面不能

保證上、下級之間的選擇性，根據《供配電系統設計規范》（GB 50020—2009）中的4.0.6，供配電系統應簡單、可靠，同一電壓等級的配電級數高壓不宜多于二級，低壓不宜多于二級;電力系統容許繼電保護的時限級數對于10 kV而言，正常情況下只限于二級，如果配電級數超過三級，則中間一級勢必要與上一級、下一級之間無選擇性。因此，對于10 kV線路而言，應限制斷路器的使用，為了達到“二級”配電級數的要求，每回線路主線上和分支線上最多各配置1臺斷路器自動化開關的投資收效率最高。

2 ?10 kV柱上自動化開關典型應用方案

2.1 ?電壓-時間型自動化開關的應用方案

2.1.1 ?系統示意圖

圖1中，CB為帶時限保護（限時速斷、過流、零序）和二次重合閘功能的饋線出線斷路器;FSW1和FSW2為主干線電壓-時間型分段的負荷開關;ZSW1為分支線電壓-時間型的負荷開關;LSW為聯絡開關。

圖1 ?電壓-時間型自動化開關的典型接線圖

2.1.2 ?自動化開關的功能要求

假設斷路器CB繼電保護動作時間整定為0 s，零序保護時間整定為0 s。一次重合閘時間和二次重合閘時間均整定為5 s。

負荷開關FSW1和FSW2均為得電合閘、失電分閘，在得電后7 s延時合閘，得電后3 s內失壓或合閘后3 s內失壓，開關分閘、閉鎖合閘。

負荷開關ZSW1為得電合閘、失電分閘，在得電后12 s延時合閘，合閘后3 s內失壓，閉鎖合閘。對于負荷開關LSW，當開關兩側有壓時，開關分閘、閉鎖合閘;當開關一側失壓，另一側有壓，則延時45 s后合閘，合閘后3 s內失壓，開關分閘、閉鎖合閘。

2.2 ?電壓-電流型自動化開關的典型應用方案

2.2.1 ?系統示意圖

圖2 ?電壓-電流型自動化開關的典型接線圖

圖2中，CB為帶時限保護和二次重合閘功能的饋線出線斷路器;FSW1和FSW2為主干線電壓-電流型分段的負荷開關;FB為帶時限保護和重合閘功能的分段斷路器;ZB1為帶時限保護和重合閘功能的分支分界斷路器;FSW1和FSW2為主干電壓-電流型分段的負荷開關;LSW為聯絡開關。

2.2.2 ?自動化開關的功能要求

假設斷路器CB繼電保護動作時間整定為0.3 s，零序保護時間整定為1 s。一次重合閘時間和二次重合閘時間均整定為5 s。

主干線分段斷路器FB過流保護時間為0.15 s，零序保護時間為0.6 s，兩級過流保護的時間級差為0.15 s，零序保護的時間級差為0.4 s，一次重合閘時間和二次重合閘時間均整定為5 s。

分支分界斷路器ZB1繼電保護動作時間整定為0 s，零序保護時間整定為0 s（小電阻接地系統），ZB1一次重合閘時間和二次重合閘時間均整定為5 s。

負荷開關FSW1、FSW2均為得電合閘、失電分閘，在得電后7 s延時合閘，合閘3 s內未檢測到故障電流閉鎖分閘;否則，分閘后閉鎖合閘，得電后3 s內失壓，閉鎖合閘。

負荷開關LSW為聯絡自動化開關，當開關兩側有壓時，開關分閘、閉鎖合閘;當開關一側失壓，開關另一側有壓，則延時45 s后合閘，合閘后3 s內失壓，閉鎖合閘。

3 ?自動化開關存在的問題及其解決建議

3.1 ?應用中存在的問題分析

應用中主要存在以下2方面的問題：①電壓-時間型自動化開關的控制功能主要以開關兩側是否存在電壓為分合閘的判斷依據，當開關PT出現故障或PT熔絲熔斷時，開關因單側失壓而誤動作，出現環網線路非法合環轉供電，聯絡開關轉供會引起側環網線路變電站側開關動作跳閘，進而擴大故障范圍。②如果因主網線路、主變或10 kV母線故障而引起10 kV母線失壓，則在該段母線的10 kV饋線開關沒有分閘的情況下，饋線自動化自動轉供電功能啟用后，會形成向10 kV母線反送電，形成一回10 kV線路帶該段母線全部負荷的情況，易造成該部分10 kV線路熱穩定越限，或出現多條10 kV電源反送至該段母線的情況，造成多個電源非法并聯的情況，進而擴大故障范圍。

3.2 ?解決建議

具體可從以下2方面著手解決：①消除PT故障的措施可以從2方面入手，即選用優良廠家的互感器、做好設備接地和防雷措施的設計。設備安裝前，應對二次回路的絕緣能力進行檢測。關于自動化開關邏輯判斷功能過于簡單的問題，建議多采用電壓-電流型自動化負荷開關，還可增加上傳環網開關位置變化信息等輔助措施避免開關誤動。②為了避免主網線路、主變或10 kV母線故障引起的10 kV母線失壓，解決因線路自動轉供電而向變電站失壓母線反送電的問題，建議在變電站出口#1塔上安裝1臺電壓-時間型負荷開關，且在開關電源側安裝1臺電壓互感器，開關功能要求在電源側有電壓時延時合閘、電源側失壓后延時分閘，從而可有效減少向變電站母線反送電的現象。

4 ?結束語

綜上所述，10 kV架空線就地型饋線自動化可應用于郊區或故障率高的地區，改變開關的狀態可改變電網的結構，能明顯降低配電網線損，創造更大的經濟效益;可有效檢測負荷，從而提高供電質量;可及時發現故障并將其隔離，從而大大提高供電可靠性。

參考文獻

[1]溫健鋒.10 kV架空線就地型饋線自動化開關應用研究[J].現代制造，2014（33）.

[2]劉淵.10 kV配電網饋線自動化模式研究與應用[J].供用電，2013（04）.

〔編輯：張思楠〕

Discussion on the Practice of 10 kV Feeder Automation Switch

Liu Hao

Abstract： Feeder automation is the basis for the distribution system to realize automation， and is one of the important functions of the distribution function， can effectively improve the stability and reliability of power supply and distribution system. The number of automatic switch and distribution requirements listed 10 kV column automation switch typical application schemes， describes the automatic switch of problems and solutions， in order to improve the reliability of power supply to provide valuable reference.

Key words： feeder automation; distribution system; distribution function; automatic switch

文章編號：2095-6835（2015）14-0102-02