10kV配電房高低壓開關(guān)選擇與保護(hù)分析

陳松

摘要：近幾年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國家城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)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(shù)設(shè)計以及相關(guān)設(shè)備的選擇更為苛刻。本文將就配電房中高低壓開關(guān)的選擇與保護(hù)方面存在的問題以及解決措施做深入剖析。

關(guān)鍵詞：10kV配電房;高低壓開關(guān);選擇;保護(hù)

引言

配電房是電力系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)之一，對維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)具有重要的影響。配電房內(nèi)置有許多種類的器械設(shè)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(guān)之間保護(hù)配合不合理將會為電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)添加很多麻煩，這嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。為維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，國家逐漸完善了城鄉(xiāng)電網(wǎng)，規(guī)范了10kV配電房內(nèi)的相關(guān)設(shè)備，大大方便了電力系統(tǒng)的管理。

110kV配電房高低壓開關(guān)

1.1高壓開關(guān)

高壓開關(guān)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(zhì)為劃分依據(jù)，可分為SF6斷路器、真空斷路器。在配電房中，彈簧操動機構(gòu)和永磁式操動機構(gòu)被廣泛應(yīng)用于斷路器當(dāng)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(hù)。供電系統(tǒng)正常運行時，可通過斷路器開/斷負(fù)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(fù)荷開關(guān)。常見的負(fù)荷開關(guān)主要有SF6負(fù)荷開關(guān)和真空負(fù)荷開關(guān)。在配電房中，負(fù)荷開關(guān)的主要作用是對供電系統(tǒng)的工作電流進(jìn)行開斷，由于其具有穩(wěn)定性高、維護(hù)費用低等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于配電房中。（3）負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器。負(fù)荷開關(guān)可以對供電系統(tǒng)起到開斷、電流轉(zhuǎn)移等作用，而對于較大的電流，如短路電流以及負(fù)荷過載產(chǎn)生的電流，則可以使用熔斷器實現(xiàn)電路的斷開，保護(hù)電路的正常運行。

1.2低壓開關(guān)

（1）額定電壓.在配電房中，低壓開關(guān)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?jǐn)嗄芰Α５蛪弘娐分械亩搪贩謹(jǐn)嗄芰σ话惴譃闃O限分?jǐn)嗄芰Α⑦\行短路分?jǐn)嗄芰深悺８鶕?jù)電力學(xué)的基本原理;斷路器的額定分?jǐn)嗄芰?yīng)當(dāng)大于或等于線路的預(yù)期短路電流的基本原則，我們可以判斷斷路器中極限分?jǐn)嗄芰蛘叨搪贩侄文芰Υ嬖诘膯栴}，便于維護(hù)管理。

2主要參數(shù)選擇

對于整個配電系統(tǒng)而言，設(shè)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(hù)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(hù)，如果時間為0.1s的倍數(shù)則是被定性在三段式保護(hù)。還需要注意的是ICW只能應(yīng)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?jǐn)嗄芰Φ南嚓P(guān)主要參數(shù)。關(guān)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(quán)威的定論，大多數(shù)電氣工程師傾向于短路分?jǐn)嗄芰CS，最主要的原因是其保險系數(shù)較大，具有相當(dāng)高的可靠性。

410kV配電房高低壓開關(guān)的保護(hù)配合

4.1配電房高壓開關(guān)柜與變電站出線開關(guān)柜的保護(hù)配合

通過當(dāng)前我國在變電站出現(xiàn)開關(guān)選擇以及保護(hù)裝置現(xiàn)狀來看，由于配電線路較短而且配電單元復(fù)雜，在繼電保護(hù)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(hù)配合。在變電站出線開關(guān)運行中，全分段時間基本都在100ms左右，包括開關(guān)分?jǐn)?0ms左右時間，繼電保護(hù)還需要40ms左右的響應(yīng)時間，但是在實際變電站出線開關(guān)跳閘時間的設(shè)定中，往往設(shè)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(nèi)設(shè)置重合閘開關(guān)。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(wǎng)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(dǎo)致跳閘，包括配電房變壓器保護(hù)開關(guān)柜進(jìn)行以及開關(guān)柜等。

4.2低壓總開關(guān)與高壓斷路器柜的保護(hù)配合

高壓斷路器柜在進(jìn)行電流速斷保護(hù)的整定時，為了避免變壓器二次側(cè)短路發(fā)生，需要對一次側(cè)的三相最大短路電流進(jìn)行整定。因此，在對一次側(cè)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(cè)短路時三相最大短路電流折算到高壓側(cè)的電流值相乘。如果變壓設(shè)備的低壓一側(cè)出現(xiàn)了短路問題，當(dāng)高壓側(cè)速斷保護(hù)為定時設(shè)定，這時開關(guān)設(shè)備不會產(chǎn)生行動，所選用的低壓側(cè)開關(guān)設(shè)備，需要具有智能的短路延遲功能來完成對相關(guān)保護(hù)的協(xié)助動作;如果高壓短路設(shè)備具有反時間限制，則需要對整定數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，此時需要選用帶充足短路延時功能的低壓開關(guān)設(shè)備完成對相關(guān)保護(hù)的協(xié)助動作。

4.3低壓開關(guān)類別的選擇原則

分支線配電開關(guān)均選擇A類斷路器;當(dāng)變壓器高壓側(cè)開關(guān)為斷路器柜時，低壓總開關(guān)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(hù)配合;當(dāng)變壓器高壓側(cè)開關(guān)為負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜時，經(jīng)計算，若低壓柜母排短路故障，其短路電流折算至高壓側(cè)，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(guān)應(yīng)選擇帶短路短延時的B類斷路器，實現(xiàn)全額保護(hù)配合。如果高壓熔絲與低壓總開關(guān)、分支開關(guān)之間難以實現(xiàn)很好的全額保護(hù)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(jīng)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(cè)額定電流的10倍。那么，低壓總開關(guān)宜選擇帶短路短延時功能的B類斷路器。這種保護(hù)配合方式可滿足低壓總開關(guān)與低壓出線開關(guān)在時間上的配合，其不足之處是當(dāng)?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(cè)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(jīng)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(cè)額定電流的10倍。那么，低壓總開關(guān)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(dāng)?shù)蛪耗概呕蚍种Ь€出口發(fā)生三相短路故障而導(dǎo)致高壓側(cè)熔絲熔斷的現(xiàn)象，其不足之處是當(dāng)?shù)蛪撼鼍€出口處發(fā)生三相短路故障時，可能導(dǎo)致低壓總開關(guān)跳閘。

結(jié)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(guān)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(guān)的選型涉及很廣的知識，我們應(yīng)當(dāng)參照高低壓開關(guān)的性能、特征、參數(shù)，并結(jié)合電網(wǎng)的實際運行需要，來選擇高低壓開關(guān)。在規(guī)范管理的情況下，實現(xiàn)高低壓開關(guān)的配合，才能維護(hù)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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