浅析分界负荷开关在10KV架空线路上应用.doc
廖尚成
摘要：在城市配电网架空线路上采用10kV分界开关具有着明显的优势。正是对这种分界开关的接地方式、设计原则、应用背景、结构特点等进行了仔细的分析与讨论，对于优势的作用及价值做了具体的阐述。
关键词：配电网；分界开关；控制器
近几年来随着我国电网建设的飞速发展，在对国内10kV用户分支线路电力设备应用情况的调研中发现，目前10kV配电线路中在用户线路及其设备存在的问题主要是用户入口处运行的开关设备，要么档次低下，不具备免维护和自动功能，要么虽有自动功能，但必须主站配合，达不到自動确立用户分界责任点和自动隔离故障的目的。
1 设计原则
用户分界负荷开关俗称“看门狗”，是一种可自动判别和隔离用户支线故障的智能开关，其主要作用是避免用户侧事故对配电网造成波及停电影响。该设备安装应用于10 kV架空线用户T接处或末段用户进线位置 （如图1）。
用户分界开关在10 kV架空线用户接入位置设备安装投运后，可将T接用户内部事故的影响封锁在责任用户界内而不会波及配电主干网和相邻用户，使事故影响和供电损失降至最低点。为满足上述设备功用，在设备研制中遵循以下的设计原则：
1.1可靠性原则
（1）分界开关本体的可靠性要求—运行稳定、动作准确；（2）要求开关本体具有较高的运行可靠性，且适应频繁操作的要求，稳定可靠为第一设计原则；（3）分界开关控制器的可靠性要求—判别故障精准、环境适应性好；（4）为满足电子设备户外运行的要求，分界开关控制器具备密封、耐腐蚀、抗凝露的结构要求，在电路上具备防雷、抗干扰等满足长期可靠运行的技术性能，不出现误判。
1.2 实用性原则
用户分界开关的主要功能是避免用户端的事故波及供电主干或相邻线路，从应用的角度要求设备应同时适应配电网的多种中性点接地及保护运行方式，不可要求复杂的保护配合。由于运行场合有别于变电站接地选线，因此设计重点是加强户外设备的运行稳定性和在此基础上尽可能提高线路故障电流监测的准确性，而摈弃了如故障电流方向判断，谐波分析等复杂的程序运算电路方案。
2故障检测原理
配电网的故障按照故障性质来分主要分为两种，一种是单相接地故障，另一种是相间短路故障。对于架空线路来说，相间短路故障的比例远远低于单相接地故障的比例，所以研究的重点方向就是单相接地故障的检测。在我国的配电网中性点接地方式中，主要有三种，分别是经低电阻接地、经消弧线圈接地以及不接地。在小的城市或者城镇中，一般是后两者，但是在大中型城市一般是采用三种方式混合的方式。对于不同的中性点接地方式，如果线路发生了单相接地故障，故障电流的大小以及继电保护动作行为都是不同的。中性点经消弧线圈接地方式或者中性点不接地的配电网络，变电站出线开关是没有针对单相接地故障的保护跳闸行为的，但是在中性点经低电阻接地方式的配电网络中，是有保护跳闸行为的。那么，对于配电线路T接处的故障检测设备来说，必须对以上的三种接地方式适应期应用的特点。对于相间短路故障的诊断与隔离，也要按照相对应的方式来分 析解决，采用适当正确的应对措施才可以更好的解决故障问题。
3设备构成
3.1 分界开关的结构
分界开关包含开关本体及控制器两部分。开关本体以真空开关，SF6气体绝缘。真空管串联联动隔离刀闸刀闸先于真空管合闸，后于真空管分闸。开关箱体内内置2相普通 CT（A、C 相）、一只零序 CT、一只相间PT。硬件主要有 CPU 板，电源及开关控制板，参数设置面板组成。控制器同杆安装于开关本体下部，通过航空插件及多芯控制电缆与开关本体进行接口连 接。
3.2 分界
开关的运行原理开关合闸运行时，通过内置的两只普通CT经航空插座送出运行电流信号，通过内置零序CT经航空插座送出零序电流信号，通过内置 PT 经航空插座给控制器提供工作电源。当线路电流越限时，控制器即判定为线路出现相间短路故障，待变电站出线断路器跳闸后，在检测到线路无压时令开关分闸，变电站出线断路器重合闸后，用户分界开关已可靠分闸，达到切除用户故障区域的目的。当零序电流越限时，控制器即判定为线路出现接地短路故障，此时，无论变电站出线断路器是否跳闸（对中性点直接接地或经小电阻接地的系统变电站出线断路器会跳闸，对中性点不接地或经消弧圈接地的系统变电站出线断路器不会跳闸），控制器即令分界真空开关分闸，切除用户故障区域。控制器在线路正常运行时由开关内置PT为其提供工作电源并给充电电容充电，在线路失电时，由充电电容给控制器供电并提供开关分闸操作电源。为区分相间短路故障时所引起的零序电流越限，在判定接地短路故障时，需加入相间故障电流无越限的判据，以防止控制器零序保护动作所引起的开关误动。为了满足电网远方监控的需求，分界开关在设计时预留的通信接口，通过选配有线或无线通信附件，将监控信号传送到电力管理中心，实现对用户的远方实时监控。
4分界开关的应用
（1）分界开关的测控装置能同时适应不同中性点 接地方式的配电网，能满足城网今后的调整变化。用于检测零序电流的互感器既保证在小电流接地系统中低值 零序电流的测量线性误差，同时保证在中性点经低值电阻接地系统中零序电流达数百安培时的电流检出；（2）在架空线开关的零序电流互感器接入要比电缆设备困难，在保证测量精度的同时，要充分考虑其安装条件、环境适应能力和免维护性。（3）分界开关在中性点经低值电阻接地系统中，能实现单相接地故障的快速切除，其保护动作要快于变电站的保护动作。（4）由于测控点设置在户外，分界开关能满足户外运行条件，适应环境温度变化范围、抑制雷电波和瞬态浪涌干扰等技术问题。针对上述应用技术问题，基于分界开关运行原理及上述应用条件，把分界开关安装在10KV架空网和10KV架空网挂网进行现场故障模拟性能检测试验。经测定分界开关能很好的解决我国10KV用户分支线路及其电力设备存在的问题。
结束语
在配电网架空线路上采用10kV分界开关进行控制，可以具备相间短路故障与单相接地故障的快速诊断与隔离切除功能，还可以实现对故障电流的准确检测，取值的范围也适当的扩大，同一个规格的产品也适用于多种多样的接地方式配电网系统，不仅如此，对于整个系统的设计 效果也更加的优秀，安装连接也相对简洁，维护起来也更加的方便与容易，在运行的过程中可以产生更好的业绩，在相关部门严格的样机试验、批量运行质量检验、现场故障模拟实验等的检测之下，可以成功的将问题及时的解决见故障及时的切断与隔离，技术的经济效益也可以得到更好的验证。
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