浅析分界负荷开关在10KV 架空线路上的应用.doc

浅析分界负荷开关在10KV架空线路上的应用彭 建 军（广东科学技术职业学院 工业中心 广东 珠海 519090）摘要：我国城市建设的发展，使城市配电线路及配电设备的健康水平得到了提高，配电网整体故障率有所降低。但是，其中用户线路及其设备的故障机率随接入用户数量的增加而增大，因用户线路或其内部故障造成波及停电事故，在配电网事故总数中所占比例呈上升趋势，同时还会引发电力公司与用户、用户与用户间的经济责任纠纷。通过研究10KV用户支线的故障检测与控制技术，采用分界负荷开关在线路上的应用能有效解决上述问题，从而进一步提高配电网的可靠性。关键词：用户分支线路及其设备；分界负荷开关；分界负荷开头应用A Simple Analysis of Application the Boundary Load Switch in 10 KV Aerial RoadPENG Jian-Jun(Industrial Centre of Guangdong Institute of Science and Technology, Zhuhai Guangdong 519090,China)Abstract: With the development of citys construction in china,the health level of the urban distribution lines and the equipment for power transmission has improved a lot. While the failure rate of the whole power distribution network has reduced. But with the number of uses access rate increasing ,the failure rate of the user lines and equipment has increased too.the proportion of power outage caused by the users line and the internal equipment has been an increase in the total collapse of the power distribution network. Also the disputes of accountability will happen among the users and the power companies. The reliability of power distribution network can be improved by studying the fault detection and control technique of the 10KV users branch line and using the application of electric loading switches to solve the above problems efficiently.Key words: users branch lines and equipment; electric loading switches; the application of electric loading switches 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象，目前我国各城市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，要么挡次低下，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，达不到自动确立用户分界责任点和自动隔离故障的目的。1、我国10KV用户分支线路及其电力设备1.1用户分支线路设备应现状在中国大多数城市的配电网线路中，架空线路占有相当大的比例，而架空配电线路用户T接点（也是供电部门与用户的责任分界点），一般仅安装分界隔离刀闸作为线路控制设备。当T接点后的用户内部发生故障时，如故障发生在用户进线段，或故障虽发生用户保护设备（一般为跌落式熔器）内侧，但其继电保护与供电公司变电站保护动作时限配合消退时，均会造成变电站保护动作。如果故障性质是永久的，变电站重合不成功，则一个中压用户的事故将使整条配电线路停电，从而产生波及事故。调查北京的这类波及事故约占配电网事故总数的20%30%，在中国某此城市甚至高达70%以上。上述由用户分支线路或设备引起波及事故问题，大多数供电公司的做法，是在故障发生时（特别是单相接地故障），靠人工巡查的方式定位故障点，往往需要花几十分钟到几小时。那么，如果线路T接点在责任分界处设备户外故障检测点，进行故障诊断，并就地控制开头设备切除或隔离所发生的故障，则能有效解决上述波及停电的问题。1.2用户分支线路的故障性质配电网故障性质主要分为单相接地故障和相同短路故障两种，当线路发生相间短路故障时,线路至少有两相出现过流，由于电流值很大，一般较容易检测，对架空线路而言，因单相接地故障的比例远高于相间短路故障的比例，因此，重点是用户分支的单相接地故障。在中国，10KV配电网中性点接地方式主要分为不接地、以消弧线圈接地和经低值电阻接三种方式。在小城市或城镇，一般为不接地系统或经消弧线圈接地系统，而在大、中城市，由于架空线路与电缆线路混合，往往几种接地方式并存。对于不同的中性点接地方式，在线路发生单相接地故障时，其故障电流的大小和继电保护动作行为是不同的。中性点不接地或中性点经消弧线圈接地方式的配电网络，变电站出线开关无针对单相接地故障的保护跳闸行为，中性点经低电阻接地方式的配电网络中，变电站出线开关则有针对单相接地故障的保护跳闸。1.3用户分支线故障监控方法配电网的单相接地故障是发生机率最高的故障类型，其检测与定位又是最难的。许多学者对单相接地的故障监控定位做了大量研究，概括其故障定位方法主要有三类：一是在线路端点处通过阻抗或行波分析测量距故障点的距离，称为故障测距法；二是故障时在线路中注入交流信号电流，通过检测信号路经和特征实现故障定位的信息注入法；三是利用户外故障监控设备检测故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法。对于用户分支线的故障监控，通过在用户线路分接处设置户外故障监控点的方法是比较实用的。2 、分界负荷开头2.1分界负荷开关的结构分界负荷开头包含负荷开关本体及控制器两部分。开关本体以真空负荷花开头，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，电源及开头控制板，参数设置面板组成。控制器同杆安装于开头本体下部，通过航空插件及多芯控制电缆与开头本体进行接口连接。2.2分界负荷开头的运行原理开头合闸运行时,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经航空插座经控制器提供工作电源。正常运行时，控制器通过上述信号监测线路电流、电压和零序电流。其限定值可通过控制器面板进行预先设定。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（此时控制器由内置的充电电容供电，分闸能量也由充电电容提供），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负荷开关分闸，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头分闸操作电源。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头误动。为了满足电网远方监控的需求，分界负荷开头在设计预留的通信接口，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，实现对用户负荷的远方实时负荷监控。3 、分界负荷开关的应用我国配电网构成复杂多样，多种中性点接地方式并存。且运行状况随城市建设的发展不断调整变化。因此，对分界负荷开关的实际应用提出了更高的要求。概括起来重点满足以下几点：（1）分界负荷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）分界负荷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，分界负荷开关能满足用户外运行条件，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。针对上述应用技术问题，基于分界负荷开关运行原理及上述应用条件，把分界负荷开关安装在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，分界负荷能很好的解决我国10KV用户分支线路及其电力设备存在的问题。以下是分界负荷开关在中国不同地区挂网运行的故障监控记录案例：一、广东湛江，监控设备安装于一用户分支线，用户进线电杆绝缘瓷瓶运行中爆裂引起的单相接地故障，测控设备实际检测到并可靠切除；二、广州白云区，监控设备安装于一用户分支线，分支线路因雷击造成避雷器损坏引起单相接地故障，监控设备实际检测并可靠切除。上述案例，证实监控方案针对不同原因引起的接地或短路故障均达到可靠切除，避免波及停电，缩小故障影响范围的目的，从而为提高网运行可靠性起到显著的作用。4、结束语分界负荷开关是一种功能全新的户