10kV配電線路真空開關優(yōu)化配置

配電線路分支斷路器優(yōu)化配置的研究與應用1、引言隨著國民經(jīng)濟的高速、持續(xù)健康發(fā)展，對電力需求加大的同時也對供電可靠性及電能質量提出了全新的要求。就目前國內配電網(wǎng)現(xiàn)狀，若不采取切實有效的措施，是不可能達到生產(chǎn)管理的各項指標。而配電線路分支斷路器優(yōu)化配置則是提高供電可靠性的最直接、最有效的手段。設備運行可靠、穩(wěn)定，投運后已產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟、社會效益，為我局的電力建設發(fā)揮了積極的作用。利用線路分支斷路器就能實現(xiàn)故障的大致判別、故障段隔離,從而大幅度縮短用戶的年平均停電時間、提高配電網(wǎng)的供電可靠性。2、現(xiàn)狀及具備條件目前我局管轄的10kV線路共計35條，基本上采用架空線路供電,且基本都應用于單輻射狀態(tài)。經(jīng)過近幾年的配電網(wǎng)改造，10kV電網(wǎng)結構得到了改善，設備健康水平和供電可靠性也有了一定的提高。但受地區(qū)特殊氣候影響，夏季配電網(wǎng)故障較多。我局用電性質以農用電為主，夏季為農田灌溉季節(jié)，雖然采用了故障指示器等設備，一旦發(fā)生短路故障，仍然需要全線路停電，查找長線路的故障仍然需要較長的時間，致使負荷損失嚴重。為了解決目前面臨的這一問題，決定對配電線路分支斷路器的保護功能進行合理的配置，利用該項技術，并結合故障指示器的判斷故障功能，可以起到迅速切除故障點，方便故障點的定位查尋，以減少線路故障跳閘引起的停電范圍及停電時間，大幅度提高供電可靠性。3、實現(xiàn)原理分支斷路器安裝位置及定值配合要求根據(jù)我局配電線路的實際運行情況，部分線路供電長度嚴重超標準，在夏季負荷高峰期承載負荷較重，存在繼電保護靈敏度不足的情況。此外供電長度過長，樹障較多的線路遇到惡劣天氣就會頻繁跳閘，這些存在的問題很難保障供電可靠性。為了改善這一問題，提高供電可靠性，保證分支斷路器正確、可靠動作，需對分支斷路器的安裝位置及定值進行配合。分支斷路器在安裝位置選擇不正確時，其所起到隔離故障的作用較小，如若安裝至變電站出口不遠處，這樣分支斷路器幾乎起不到任何作用。因此在先擇分支斷路器的安裝位置時應注意：1、分支斷路器應裝設在較長、較細、離變電站出口較遠處、故障率較高的分支線路上或是大用戶、水電站出口處，以滿足保護的靈敏性；2、主干線路在安裝分支斷路器時不應裝設在首端處，應裝設在距變電站出口3公里以外，與變電站出口斷路器配合，以滿足分支斷路器保護的選擇性。因此我們總結出在選擇安裝分支斷路器應主要考慮以下幾種情況。1）繼電保護靈敏度不足的分支（即末端較長分支）2）故障率較高的分支（較長分支）3）水電站出口處4）大用戶出口處分支斷路器定值設定不夠優(yōu)化會造成頻繁停電，調整分支斷路器定值，甚至會因分支斷路器過負荷跳閘而損失負荷。因此在考慮分支斷路器的定值時應滿足：1、分支斷路器的定值主要從分支斷路器裝設的位置及分支線路的負荷情況考慮；2、部分分支斷路器的保護定值可以與變電站側保護配合，定值不能與變電站側保護配合的分支斷路器可通過變電站側重合閘動作成功進行補救；3、主要采用電流速斷保護，時間為0S;4、如有特殊需要保護定值可設兩段；5、分支斷路器的定值應小于本線路變電站側定值。分支斷路器安裝位置及定置配置圖通過此圖來了解線路真空開關的配置。分支斷路器實現(xiàn)保護的技術要求為了實現(xiàn)對我局配網(wǎng)中負荷較重、分支線路較多、較長、繼電保護靈敏度不足、故障率較高以及有重要用戶的配網(wǎng)線路的保護優(yōu)化方案，要求分支斷路器必須具備快速開斷及可靠躲過勵磁涌流的性能?，F(xiàn)在我們對分支斷路器的保護功能的具體配置情況進行探討研究。通過對配電線路分支斷路器的深入了解，可發(fā)現(xiàn)，線路分支斷路器都帶有保護功能，故障發(fā)生時，操作機構箱內的涌流器發(fā)出動作信號，使分閘線圈動作，造成開關跳閘，同時，利用通過電流互感器采集的電流，發(fā)出故障判別信號，使分閘線圈動作，讓斷路器跳閘。而分支斷路器的保護特性主要取決于涌流器的性能。分支斷路器結構說明目前我局所用分支斷路器操作機構都具有手動分合，過流保護功能。整個結構由合閘彈簧、儲能系統(tǒng)、過流脫扣器、分合閘線圈、手動分合閘系統(tǒng)、輔助開關及儲能指示等部件組成。其中過流脫扣操作過程為：當過流脫扣器中的過流線圈通過規(guī)定的脫扣電流時，電磁鐵動作，推桿頂動脫扣軸，合頂桿頂動彎板，半軸與搖臂解扣，斷路器完成過流扣脫操作。分支斷路器的保護功能說明分支斷路器的電流互感器說明一般情況下，分支斷路器A、C相內置電流互感器，且均為具有三種變比的電流互感器（如圖），TA-1與TA-2為一種變比，TA-1與TA-3為一種變比，TA-1與TA-4為一種變比，用戶可根據(jù)實際需要進行變比調換。

我們已了解分支斷路器基本都內置了電流互感器，那么為何要內置電流互感器，其轉換出的二次電流又引入到了什么地方，起什么作用呢。通過對各類型分支斷路器二次回路的查找、分析，可以發(fā)現(xiàn)電流互感器轉換來的二次電流均為實現(xiàn)分支斷路器的過流脫扣功能。一般情況下，電流互感器轉換出來的二次電流接入了分支斷路器內置的涌流器上（如圖）。涌流器就像是分支斷路器的大腦一樣，為其動作作出判斷。3.2.2.2涌流器的說明FDT33S3.2.2.2涌流器的說明FDT33S涌流器接線原理圖涌流器外觀圖涌流器外觀圖通過對不同型號真空開關內的涌流器分析發(fā)現(xiàn)，不同的涌流器其性能各不相同，我們從中挑選了性能較優(yōu)越的“FDK-33S型涌流控制器”其主要性能及指標：1、免整定，開關消抖動；2、超出2?8倍數(shù)整定電流時速斷保護；3、速斷保護時有四檔延時選擇；4、合閘或線路由小電流驟至大電流時，快速涌流吸收并延時；5、電流檢測誤差＜0.2%，動作電流誤差優(yōu)于0.5%;6、5A工作時控制器功耗小于0.5W；7、過流延時時間有16檔任選擇：40ms?5s；8、環(huán)境適應溫度：-40?+85℃；、兩相高度集成、體積小，不需要電源。通過對涌流器的速段保護與過流保護相配合，在正確配置保護延時，可對線路起到有效的保護。不僅避免了誤動現(xiàn)象，并可通過保護的配置正確分析故障信息，對查找復雜的配網(wǎng)故障起到了不容小覷的作用。通過對分支斷路器保護功能的分析，可以看出，涌流器如同分支斷路器的大腦，為其動作作出判斷。電流互感器則如同其心臟一樣，為涌流器輸送二次電流。二者為發(fā)揮分支斷路器的保護功能起到了重要作用。4、實際運用舉例根據(jù)目前我局的應用情況，配電線路分支斷路器的優(yōu)化配置技術已趨于成熟，比較貼近配電網(wǎng)的實際需求。分支斷路器其特點有：（1）快速可靠的切除故障段，提高了供電可靠性。（2）便于對復雜的配網(wǎng)線路進行故障定位。但為了進一步提高對配網(wǎng)線路的故障點的查找水平，我們結合分支斷路器的安裝位置及保護定值的配置，對具有判斷短路故障及接地故障功能的故障指示器安裝位置進行了全面的調整。通過完成對分支斷路器與故障指示器的配合，可取得了更為明顯的效果。分支斷路器優(yōu)化配置方案舉例說明10kV大水線開關配置圖如圖所示，分支開關配置在分支線路第一級桿塔處，用以保護整條分支滿足了分支斷路器應裝設在較長、較細、較遠處、故障率較高的分支上或是大用戶、水電站出口處，以滿足保護的靈敏性的原則；主桿線77#桿處安裝的永磁開關滿足了主干線安裝分支斷路器不應裝設在主干線路的首端處，應裝設在距變電站出口3公里往后，與變電站出口斷路器配合，以滿足保護的選擇性。如果將77#桿處安裝的分支斷路器安裝于45#桿前，則不能與變電站出口的開關保護形成配合，若在線路近端50#桿發(fā)生故障，故障電流大，則分支斷路器與變電站出口開關同時達到定值跳閘，雖然通過分支斷路器切除了故障點，可使變電站出口開關重合閘成功，但這樣卻使分支斷路器保護失去了選擇性。為提高經(jīng)濟性，并與分支斷路器形成配合，以便在發(fā)生故障后對故障點進行定位，如圖所示在109-110#桿、86#桿、127#桿處安裝了故障指示器，結合圖示分析，如109#桿開關動作，故障指示器動作則說明故障點在用戶機井分支上；若故障指示器未動作，則說明故障點在南戈壁分支主桿線上。綜合分析：假設77#桿開關動作，經(jīng)現(xiàn)場巡視后；若分支開關也動作，則可說明故障點在此分支上；若主干線上兩個故障指示器均動作，則可判斷故障點在127#桿往后；若主干線上一個故障指示器動作了，則可判斷故障點在86#桿與127#桿之間。安裝后達到的目的10kV配電線路用以分支斷路器及故障指示器的配合，不僅能夠使10千伏線路的短路故障段被可靠切除，提高供電可靠性，而且方便最給線路巡視人員查找故障，如同給復雜的配電線路配置了“黑匣子”。且投資小見效大，起到了良好的社會效益和經(jīng)濟效益