摘要：城鄉(xiāng)電網(wǎng)支線的故障造成10kV干線停電的事故在不斷提升，支線的故障已越來(lái)越成為影響配網(wǎng)安全運(yùn)行的主要因素，結(jié)合綿陽(yáng)電業(yè)局10kV支線線路故障的具體情況，須解決的問(wèn)題是該成套裝置能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切除被控10kV線路支線的單相接地和相間短路故障。實(shí)踐表明，分界斷路器成套裝置在10kV線路支線發(fā)生故障時(shí)，具備就地處理故障的能力。

1背景

隨著城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的不斷深化，在我國(guó)10kV配電網(wǎng)的運(yùn)行中，供電的可靠性和安全性在不斷提高，主干線出現(xiàn)故障和事故的比率已大大降低，但支線等10kV用戶(hù)進(jìn)線事故造成主干線停電的比率卻在不斷升高，因單一用戶(hù)的故障及保護(hù)配合不當(dāng)而波及整條10kV饋線停電的事故時(shí)有發(fā)生。支線故障已越來(lái)越成為影響配網(wǎng)安全運(yùn)行的主要因素。

2用戶(hù)分支線路的現(xiàn)狀

目前，10kV架空配電線路至各用戶(hù)支線入口處大量使用著戶(hù)外柱上開(kāi)關(guān)和隔離開(kāi)關(guān)，但仍有以下局限性。

2.1多為手動(dòng)開(kāi)關(guān)，主要用于正常分、合線路負(fù)荷電流和隔離電源的作用，不具有自動(dòng)隔離用戶(hù)側(cè)事故的功能。

2.2近幾年來(lái)雖然出現(xiàn)了一些可以隔離故障的負(fù)荷開(kāi)關(guān)裝置，但對(duì)于相間短路故障不能直接切除，必須等變電站跳閘后，才能隔離相間短路故障，繼而造成全部線路瞬時(shí)停電，這種故障處理模式，對(duì)于故障的選擇性較差。

2.3不具備重合閘功能，而鑒于我國(guó)氣候的性，瞬時(shí)性故障較多，一旦造成用戶(hù)10kV停電，必須進(jìn)行人為巡線確定故障點(diǎn)及故障類(lèi)型進(jìn)行故障排除，然后進(jìn)行手動(dòng)重合閘，恢復(fù)供電，這種故障處理模式的缺點(diǎn)是故障恢復(fù)供電時(shí)間較長(zhǎng)。

3解決故障現(xiàn)狀的方法

要解決綿陽(yáng)地區(qū)用戶(hù)分支線故障問(wèn)題，需采用一種適用于架空配電線路T接點(diǎn)處，用于自動(dòng)、直接切除用戶(hù)端接地或短路故障及快速恢復(fù)用戶(hù)端瞬時(shí)性故障供電，且能對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的設(shè)備，要有以下幾方面要求：

3.110kV線路短路、接地故障快速檢測(cè)，自動(dòng)、快速故障切除技術(shù)，能夠適應(yīng)各種不同的10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式。

3.2斷路器本體具備可靠的滅弧、絕緣性能，的開(kāi)斷性能和開(kāi)斷速度。

3.3成套裝置具備長(zhǎng)期免維護(hù)性能，采用無(wú)油、全密封、共箱、防爆、防潮、防凝露結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.4裝置與站內(nèi)線路保護(hù)設(shè)備能夠良好配合。

3.5三相零序一體式組合CT的研制，三相一次CT和零序CT在線路短路、接地故障時(shí)具備良好的抗飽和性能。

3.6線路故障的準(zhǔn)確定位和事后追憶功能。

3.7具備長(zhǎng)期免維護(hù)和運(yùn)行性能好等優(yōu)點(diǎn)的后備儲(chǔ)能電源系統(tǒng)。

綿陽(yáng)供電公司于2009年8月推廣使用了智能型分界斷路器成套裝置，來(lái)應(yīng)對(duì)用戶(hù)線路故障而波及配電網(wǎng)停電等問(wèn)題。智能型分界斷路器成套裝置是一種應(yīng)用于10kV架空網(wǎng)配電線路責(zé)任分界點(diǎn)處，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切除10KV配電網(wǎng)線路單相接地故障和相間短路故障及快速恢復(fù)瞬時(shí)性故障供電的柱上設(shè)備，它能夠避免因單一用戶(hù)的故障及保護(hù)配合不當(dāng)而波及整條饋線停電的事故;當(dāng)配置光纖、GPRS等通信設(shè)備后，可與后臺(tái)主站通信，實(shí)現(xiàn)10kV線路的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能和配電網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)管理功能，從而也可以達(dá)到合理分配負(fù)荷、有效利用能源的目的。可廣泛適用于城鄉(xiāng)10kV架空配電線路用戶(hù)T接入口處控制設(shè)備的新裝與改造。

4智能型分界斷路器成套裝置的技術(shù)特征和原理

4.1技術(shù)特征

此裝置采用的故障處理技術(shù)，控制器與分界斷路器本體配合，可自動(dòng)、直接切除界內(nèi)用戶(hù)單相接地故障和相間短路故障，避免單一用戶(hù)的故障及保護(hù)配合不當(dāng)而波及整條饋線停電。可快速恢復(fù)界內(nèi) 10KV用戶(hù)瞬時(shí)性故障引起的停電，并自動(dòng)記憶線路故障發(fā)生的時(shí)間、故障時(shí)刻電流值及故障性質(zhì)，以便于事故追憶。其內(nèi)置具有儲(chǔ)存能量大、運(yùn)行可靠、全免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)的后備儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，超級(jí)電容器后備電源系統(tǒng)，當(dāng)10kV線路故障甚至線路失壓的狀況下仍能進(jìn)行斷路器本體分?jǐn)嗖僮鳌？稍趹?hù)外使用，防護(hù)等級(jí)高，具備長(zhǎng)期免維護(hù)性能，還具備就地遙控分、合閘功能，便于線路檢修維護(hù)。

4.2技術(shù)原理

這個(gè)裝置主要由斷路器本體、控制器和電源PT等3部分組成。斷路器本體實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV線路的分?jǐn)嗪完P(guān)合控制，控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)10KV線路的故障檢出，并控制斷路器本體實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、直接切除界內(nèi)用戶(hù)相間短路故障和單相接地故障以及自動(dòng)重合閘等功能，電源PT為成套裝置提供工作電源智能型分界斷路器成套裝置的應(yīng)用示意如下圖所示(虛線框部分為本成套裝置示意圖)。

分界斷路器保護(hù)技術(shù)原理主要有相間短路和單相接地兩種類(lèi)型。

|<12>>

4.2.1單相接地故障處理

當(dāng)界內(nèi)發(fā)生單相接地故障時(shí)，控制器偵測(cè)到零序故障電流超出零序保護(hù)定值時(shí)，啟動(dòng)延時(shí)計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)超過(guò)零序保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)定值后，執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，控制器令開(kāi)關(guān)迅速分閘，切除用戶(hù)界內(nèi)故障。對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，單相接地故障發(fā)生時(shí)變電站不跳閘，零序保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間定值只需躲過(guò)瞬時(shí)接地故障的判定即可。

對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，單相接地故障發(fā)生時(shí)，變電站會(huì)發(fā)生保護(hù)跳閘，零序保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間整定值必須考慮與變電站零序保護(hù)的時(shí)間配合。其整定值既要躲過(guò)瞬時(shí)接地故障的判定，又要使分界開(kāi)關(guān)先于變電站保護(hù)動(dòng)作而執(zhí)行分閘。

4.2.2相間短路故障處理

過(guò)流保護(hù)功能：當(dāng)界內(nèi)發(fā)生相間短路故障時(shí)，控制器偵測(cè)到實(shí)際相電流超出過(guò)流保護(hù)整定值時(shí)判定為用戶(hù)界內(nèi)過(guò)流故障，記憶該故障狀態(tài)并啟動(dòng)過(guò)流保護(hù)延時(shí)。若在過(guò)流保護(hù)延時(shí)計(jì)時(shí)過(guò)程中，相電流一直超出過(guò)流保護(hù)整定值，則在延時(shí)計(jì)時(shí)時(shí)間大于過(guò)流保護(hù)延時(shí)整定值時(shí)輸出分閘控制信號(hào);若在過(guò)流保護(hù)延時(shí)計(jì)時(shí)過(guò)程中過(guò)流保護(hù)延時(shí)條件消失，則在滿足有過(guò)流記憶、線路無(wú)電壓、線路無(wú)電流三個(gè)條件時(shí)從0開(kāi)始重新啟動(dòng)延時(shí)計(jì)時(shí)，延時(shí)計(jì)時(shí)時(shí)間為300ms時(shí)輸出分閘控制信號(hào)，令控制器閉鎖，隔離故障。速斷保護(hù)功能：同過(guò)流保護(hù)功能處理邏輯，當(dāng)界內(nèi)發(fā)生相間短路故障時(shí)，控制器偵測(cè)到實(shí)際相電流超出速斷保護(hù)整定值時(shí)判定為用戶(hù)界內(nèi)速斷故障，0s切除故障線路。值得注意的是，分界斷路器的分閘延時(shí)必須與變電站保護(hù)及重合閘時(shí)間相配合。發(fā)生短路故障時(shí)，無(wú)論變電站保護(hù)是否動(dòng)作，分界斷路器必須可靠分閘，若分界斷路器后于變電站保護(hù)動(dòng)作，必須在變電站出線開(kāi)關(guān)重合之前完成全部分閘過(guò)程。

4.2.3故障后重合閘處理

成套裝置具備1次重合閘功能，對(duì)于瞬時(shí)性短路或接地故障，重合閘延時(shí)到后，斷路器合閘恢復(fù)線路供電;對(duì)于永久性短路或接地故障，重合閘延時(shí)到后，斷路器重合于永久性故障，斷路器后加速跳閘。

4.3保護(hù)功能

本成套裝置采用遞歸全波FFT快速算法計(jì)算交流電流、交流電壓等電量信號(hào)，通過(guò)與整定值及整定時(shí)間的比較來(lái)實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)。故障檢測(cè)分為單相接地、相間短路。在成套裝置運(yùn)行前，必須進(jìn)行零序過(guò)流和相間過(guò)流定值的整定、零序過(guò)流和相間過(guò)流故障確認(rèn)時(shí)間的整定。零序過(guò)流整定值范圍：20mA～60A，零序保護(hù)延時(shí)整定值范圍：0～1800s。相間過(guò)流整定值范圍：60A～600A，相間保護(hù)延時(shí)整定值范圍：0～10s。自動(dòng)重合閘整定次數(shù)：1-3次，重合閘延時(shí)整定值范圍：0.5～60s。

當(dāng)線路零序電流或相電流超過(guò)相應(yīng)的過(guò)流整定值且維持整定的故障檢測(cè)時(shí)間后，產(chǎn)生線路故障告警信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生斷路器本體分閘輸出，斷開(kāi)故障線路，保護(hù)10KV主干饋線不受故障支線的波及而停電。對(duì)于瞬時(shí)性故障通過(guò)自動(dòng)重合閘功能快速恢復(fù)供電，避免因瞬時(shí)性故障造成線路長(zhǎng)時(shí)間停電，提高了供電可靠性。

5用戶(hù)分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)在綿陽(yáng)城區(qū)供電局的應(yīng)用

5.1綿陽(yáng)供電公司10kV配電網(wǎng)整體現(xiàn)狀截至2009年6月底，城區(qū)局共有城市公用10kV配電線路47條，10kV線路總長(zhǎng)度251.9公里，其中絕緣架空線48.17公里，電纜線路145公里;配電變壓器204臺(tái)，(其中箱變65臺(tái));10kV環(huán)網(wǎng)柜48臺(tái);高壓電纜分支箱183臺(tái);柱上開(kāi)關(guān)75臺(tái)。

5.2用戶(hù)分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)在綿陽(yáng)供電公司的應(yīng)用

5.2.1總體應(yīng)用概況

綿陽(yáng)城區(qū)本次科技項(xiàng)目共計(jì)安裝ZW20-12F/T630-20戶(hù)外高壓交流真空分界斷路器6臺(tái)，安裝位置位于故障比較頻繁的支線線路，如 10kV高虹二線迎賓路支線1#桿，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切除被控支線的單相接地故障和相間短路故障，證明在線路支線發(fā)生故障時(shí)，該支線所在的主線不會(huì)受到影響。

5.2.2項(xiàng)目驗(yàn)收及應(yīng)用案例

在運(yùn)行過(guò)程中，正確動(dòng)作次數(shù)4次，分別為：

小結(jié)：實(shí)踐表明，當(dāng)支線發(fā)生故障時(shí)，ZW20-12F/T630-20戶(hù)外高壓交流真空分界斷路器能可靠對(duì)10kV支線線路的單相接地和相間短路故障進(jìn)行切除，變電站未動(dòng)作，未影響主線。

6結(jié)束語(yǔ)

6.1利用戶(hù)外高壓交流真空分界斷路器成套裝置能就地處理故障的能力，能夠達(dá)到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切除被控支線的單相接地故障和相間短路故障的效果和作用。

6.2高壓交流真空分界斷路器成套裝置具有通信接口，在條件成熟時(shí)可增加后臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV支線線路的"四遙"功能。

6.3從綿陽(yáng)供電局ZW20-12F/T630-20戶(hù)外高壓交流真空分界斷路器支線試點(diǎn)工程安裝改造投運(yùn)成功，從實(shí)踐工程方面證明了該裝置的可靠性，今后在城鄉(xiāng)電網(wǎng)的10kV支線線路推廣應(yīng)用是可行的。

參考文獻(xiàn)：

[1]電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置.

[2]珠海許繼電氣有限公司ZW20-12F分界斷路器成套裝置設(shè)備技術(shù)手冊(cè).

|<<<12