10kV架空線就地型饋線自動化開關的應用研究

陳偉森

摘 要：饋線自動化功能在整個配網系統中發揮著關鍵而重要的作用，它能夠加強對故障問題的定位、分析、判斷與監測，從而達到隔離故障，維護配電系統正常運行的目的。本文分析了10kV架空線就地型饋線自動化開關的布點規則、分配數量，并分析了兩種自動化開關的具體工作原理與應用。

關鍵詞：10kV架空線；就地型；饋線自動化開關；布點；數量；應用

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A

隨著整個社會電力需求量的增大，供電范圍也在不斷擴大，對應的配電自動化覆蓋率也在不斷上升，這樣無疑加大了投資成本，要想有效控制投資成本，就必須加強配網設備的自動化管理，控制投資成本，創造更大的效益和價值。饋線自動化在整個配網自動化系統中處于基礎地位，發揮著關鍵的自動化功能，從而確保配網能夠安全、高效運轉。

1 10kV就地型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。

電壓—電流型自動化開關的定位布局，同樣需要照顧到負荷、線路長度等因素，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就地型饋線自動化開關的數量標準

要想使饋線自動化開關得到有效應用，其功能得到有效發揮，就必須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，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應用分析

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。

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。

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以及解決對策

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。

結語

10kV架空線就地型饋線自動化開關在整個架空線路中發揮著關鍵而重要的作用，能夠被用在城區架空線路，有效控制故障問題發生的概率，從而確保供電的安全、穩定，提高供電質量。

參考文獻

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