10kV配電房高低壓開關的選擇與保護配合

韓英定

（海南英冠電力設計有限公司，海南海口，570100）

1　10kV配電房高低壓開關

1.1　高壓開關

高壓開關主要針對3kV以上電路，主要有斷路器、負荷開關以及負荷開關—熔斷器組合電器等多種形式。

1.1.1斷路器

斷路器主要針對短路電流進行開斷，由于絕緣介質的不同，經常分為SF6斷路器和真空斷路器兩大類。在斷路器中均采用了彈簧操動機構，而且我國也開始在斷路器中進行創新與發展，永磁式操動機構被提出，并引入智能化理念，實現自動控制以及二段、三段式保護。在系統正常運行的時候可以通過斷路器來進行負荷電流的開斷，而且當系統出現故障以及過負荷的時候，繼電保護裝置作用下斷路器能夠對故障電流進行切斷，降低風險，防止事故發生。

1.1.2負荷開關

負荷開關主要針對工作電流進行開斷，目前比較常見的負荷開關有真空負荷開關以及SF6三工位符合開關。符合開關的可靠性較高，因此在維護方面效果較好，不需要維修，而且成本低廉被用戶們歡迎。

1.1.3負荷開關—熔斷器組合電器

負荷開關主要針對電路系統進行開斷，同時還關注轉移電流，進行開斷。熔斷器主要針對較大電流，包括短路電流以及過載電流，當這些電流實時值超過熔斷器限定值的時候，熔斷器撞針自動動作，使得負荷開關三相斷開，起到保護電路的作用。負荷開關—熔斷器組合電器在目前配電系統中是比較常用的高壓開關，能夠保證配電系統的正常運行，還能有效防止故障發生。

1.2　低壓開關

配電系統中低壓開關又被稱作低壓斷路器。斷路器有A和B兩種類型。A類斷路器主要應用于過載長延時短路瞬動保護；而B類斷路器不僅僅能夠過載長延時短路瞬動保護，而且還有短路短延時保護特性。低壓斷路器具有手動開關作用，而且還能夠自動進行電路保護。主要應用于配電系統中的電能分配，實現對電動機以及電源線路的保護，當這些電路發生過載、欠壓以及短路等故障的時候，斷路器作用下能夠自動切斷電路，實際功能相對于熔斷器開關和過欠熱繼電器的組合。

2　主要參數選擇

2.1　高壓開關主要參數選擇

表1　高壓開關主要參數表

2.2　低壓開關主要參數選擇

表2　低壓開關主要參數表

3　開關類別選擇

3.1　高壓開關類別選擇

（1）對于線路中設備變壓器容量在800kVA以下，并且線路中干式變壓器容量要求在1250kVA以下，在配電房進出線高壓開關的選擇中需要將負荷開關柜作為首選，對于變壓器保護而言可以采用負荷開關—熔斷器組合柜的高壓開關。當配電房變壓器出現問題以及故障的時候，比如短路的情形負荷開關—熔斷器組合電器會直接發生隔離故障點進行熔絲熔斷，變電站的不會發生跳閘而停止運行。（2）對于線路中設備變壓器在800kVA以上且干式變壓器容量在1250kVA以上的情況，考慮選擇斷路器開關柜進行高壓開關控制。在電纜線路中有多個配電房的時候可以考慮以斷路器柜形式進行開關，建議調整出線柜速斷保護，采用短路短延時保護，且延時為0.2-0.3s。

3.2　低壓開關類別選擇

（1）對于分支線配電開關爾雅，一般將A類斷路器作為第一選擇。（2）一般變壓器高壓側采用斷路器柜作為高壓開關的時候，在低壓端宜選用B類斷路器來作為低壓總開關，兩者配合能夠實現全額保護。（3）當在高壓端選用符合開關—熔斷器組合柜作為高壓開關的時候，需要對熔絲熔斷時間進行分析，當熔絲熔斷時間高于200ms的時候宜采用B類斷路器，通過短路短延時保護最終實現全額保護配合。當低壓出現均采用架空出線的方式的時候，往往低壓線路中的電抗值較大，在出線處存在二相短路故障的風險，短路電流值和變壓器低壓側額定相比極小，因此建議在低壓開關選擇中采用A類斷路器，不用考慮短路短延時問題。通過這樣的開關選擇能有效避免二相故障問題，也不會出現高壓側熔絲熔斷問題，但是這種開關選擇往往還存在一定問題，比如二相短路故障會直接導致低壓總開關跳閘。

4　10kV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開關選擇以及保護裝置現狀來看，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，而且在電力系統變電站中還不允許通過延長時間來實現保護配合。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。在這種情形下變電站中的出現開關會重合，對于非故障段的供電回復正常。如果供電主干線中采用全電纜線路，一旦發生故障會由于沒有重合閘而導致全線停電。如果將負荷開關柜作為配電房開關柜，負荷開關—熔斷器組合柜作為變壓器保護柜，面對線路內部故障問題，熔斷器可以直接切斷短路故障，具有優良特性，而且將負荷開關—熔斷器組合柜和變壓器出現開關配合，保證變電站以及配網正常運行。

4.2　低壓總開關與高壓斷路器柜的保護配合

高壓斷路器柜電流速斷保護整定原則按照下式進行：

其中可靠性系數Krel的值為1.3，由于高壓端速斷保護采用定時限，因此當變壓器的低壓側發生短路等故障的時候不會出現開關動作。因此，為最大限度的實現保護配合，可以在低壓側總開關選用中，選擇智能式帶短路短延時開關。如果高壓斷路器柜采用反時限保護方式，通過這一斷路器選擇可以進行保護整定值的調節，因此往往在低壓側選擇智能式帶短路短延時開關時限保護配合。

4.3　低壓總開關與高壓負荷開關一熔斷器組合電器的保護配合

在高壓負荷開關—熔斷器組合電器中熔絲是與變壓器相互配套使用的，由于安裝地點和安裝環境的差異而大致反時限熔斷有所不同。低壓總開關一般設有短路短延時，而且短延時時間在0.1s以上，如果一旦低壓出口和低壓支線發生三相短路故障極容易導致高壓側熔絲直接熔斷，而低壓總開關并沒有動作的情況。

5　結論

對于配電系統而言，配電房中高低壓開關的選擇需要綜合考慮各種因素，不僅僅需要對開關本身功能進行分析，還需要對各項電氣參數進行綜合考慮，結合配電網的發展情況以及實際運行情況進行選擇，將各級開關進行配合使用，保證配電系統運行的科學性和可靠性。