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10kV柱上开关的选用

北极星电力网技术频道    作者:赵金林程贤芳   2008/4/25 18:22:29   

 关键词:  开关 10kv

摘要:10kV柱上开关在农网线路上的合理应用,为供电企业提高供电可靠性立下了汗马功劳。该文针对农网线路的结构与故障性质,应选用不同型式的10kV柱上开关设备。

关键词:10kV;柱上开关;合闸涌流

随着国民经济的快速发展,用电量不断的增加,用户对供电的可靠性及供电质量提出了更高的要求。10kV柱上开关设备在农网线路上的合理应用,为供电企业提高供电可靠性立下了汗马功劳。但是随着我国配电网技术的发展,农网的结构与布局日趋复杂,农网线路容量的增大,线路绝缘化水平进一步的提高,农网线路的故障性质发生了变化,因此对10kV农网线路柱上开关的选择与应用提出了新的要求。

110kV柱上开关的分类

10kV柱上开关,按灭弧介质区分,经历了压缩空气型、磁吹型、产气材料型、多油型、SF6型、真空型等几个代表性的阶段。20世纪50年代的多油断路器,由于三相触头同室,其灭弧介质和绝缘介质均为绝缘油,开断容量在1250A以下,开断故障电流时存在爆炸危险,随着技术的发展,已逐渐被淘汰。SF6断路器和真空断路器是20世纪80年代发展起来的产品,20世纪90年代在我国得到广泛的应用,成为取代油断路器的主导产品。其开断电流在16kA及以上,开断短路电流次数多达30次,10~20年免维护。同时已具有加装电动操作和控制器,实现智能化和配网自动化的功能。

断路器。出现故障电流后按照整定电流和时间跳闸,一般配备电磁感应线圈和脱扣联动机构,既能开断,又能关合短路电流,开断故障电流能力较高,作为保护线路用。但因10kV柱上断路器存在保护级差问题,在实际运行中存在越级跳闸的现象。

重合器。有电流型重合器和电压型重合器两种。反应故障电流跳闸后能重合的,称电流型重合器,这种重合器既做保护跳闸用,又能实现1~3次重合闸,将故障段从最后一段开始逐一淘汰,直到判别到故障段。

因需多次重合故障电流,对电网冲击较大,同时分段越多,需重合的次数越多,时间越长,故分段一般不宜超过3段。重合器适用于农网分支线和辐射型线路。

另一种重合器在线路失压时跳闸,来电延时后合闸,称为电压型重合器。变电站内出线断路器需2次重合,完成故障区段隔离与非故障区段恢复供电,其中第一次重合为判别故障区段,依据各分段点开关合闸的情况,确定故障区段,并自动将故障区段两侧开关闭锁,隔离故障。第二次重合为恢复非故障区段的供电,全线馈线仅重合一次故障电流,完成故障区段隔离与恢复非故障区段的供电时间较长。

分段器。能记录故障电流脉冲次数,在无电压、无电流时,当故障电流次数达到预设值就自动分闸闭锁,构成电流脉冲计数型分段器。分段器大多与重合器配合使用,自动完成预期的分合及闭锁操作,具有检测与控制操动能力。

负荷开关。负荷开关仅在无电压无电流时才能断开,但可以关合故障电流,开断额定负荷电流,主要作为线路的分段。因造价低在集中式的配网自动化中采用。

210kV柱上开关在农网中的选用

2.1选用原则

所有故障都应获得作为瞬时故障处理的机会,避开涌流的影响,分闸后闭锁应仅发生了永久性故障的情况,因分闸后闭锁而切除的线路区段应尽可能少。

根据负荷大小和线路长短,经济合理地安排和选择分段点及开关设备。农村长线路和分支线一般采用电流型重合器或分段器,以提高供电可靠性,环网供电网络可采用电压型重合器,具备通信的馈线可采用负荷开关。

根据安装地点选定额定电流、开断和关合短路电流及动、热稳定电流。短路电流一般应选择16kA以上,才能适应电网容量不断提高的要求。

正确整定其保护配合,如跳闸电流、重合次数、分段器的次数预设、延时时间特性等。

电流型重合器与其他类型的重合器的配合应充分利用其快、慢的“双时”时间特性曲线,位于电源侧的重合器应至少1次的快速操作,其后的重合器有相同或更多的快速动作。而电压型重合器的延时时间整定应一级比一级延长t(一般设置为7s)时间,环网供电中环网点的时间应大于每侧延时时间之和。

重合器与分段器的配合,故障电流次数整定应一级比一级少。

2.2选用分析

如果农网线路是架空线路,线路容量不大,树害问题突出,在线路分段开关的选择上应以过流脱扣开关为主。在这些线路上,这种开关能有效地发挥作用,切除故障区段,保证非故障区段连续供电。

如果农网线路是架空绝缘线路(包括架空与电缆混合线路),在线路分段开关的选择上应以断路器和负荷开关为主,因为这种线路瞬间故障的几率比较小,过流脱扣开关就失去了它的作用。笔者对某市2006~2007年配网运行统计分析,其中按变电站开关保护动作分析,80以上为电流一段,且重合闸重合不成功,15为电流二段保护动作,且重合成功(纯电缆线路除外),原因不明占5;按故障性质分,外力破坏占70,客户原因占15,设备故障占10,其它原因占5。

如果农网线路是纯电缆线路,在线路分段开关的选择上也应以断路器和负荷开关为主,因为这种线路瞬间故障的几率更小。

经过近几年城农网改造,我国的农网线路的绝缘化水平进一步提高,10kV农网线路抵御自然灾害的能力增强。随着农网线路容量增大,主线路的10kV柱上开关主要选用断路器和负荷开关,如果采用过流脱扣开关,这种开关都装有躲过合闸涌流的装置,即在10kV柱上开关从无压到有压的合闸瞬间内,躲过10kV配电线路激磁涌流;在城区负荷比较大的10kV配电线路上,合闸操作下一级开关时,若上一级开关在正常运行状态,就会引起上一级开关过流跳闸,给运行、维护人员造成线路有故障的假象,降低供电可靠性。过流脱扣开关有一个弊端,对架空线路而言,如图1所示,变电站10kV出线开关,保护电流Ⅱ段一般时限为0.6s,客户端为0.3s,如果线路被这种开关分为几段,如图1甲线路,被1ZS、2ZS分为三段(1、2、3),一方面没法实现时差配合,另一方面如果线路故障是瞬时故障,这种开关会过流脱扣,往往会跳到离该农网线路变电站出口近的柱上开关上,即1ZS上,如果变电站出线开关(即10kV)重合闸动作成功,就只能恢复对全线路的第1段供电,而本线路2段、3段不能及时恢复供电,降低了供电可靠性;如果农网线路是永久性故障,这种开关来不及动作,变电站10kV出线开关保护优先动作跳闸,因为变电站10kV出线开关保护电流I段时限一般为0s。


图1某线路接线图

综上所述,如果农网线路容量比较大,线路绝缘化水平比较高,瞬时故障几率小,过流脱扣断路器在主线上分段就失去了它的价值,应选用负荷开关;在故障较多、绝缘水平低的分支线上,选用过流脱扣断路器,如果支线有故障,从主线路上分离,也利于运行人员查找故障点。

3结束语

10kV配电线路柱上开关的选择应根据线路容量、绝缘化水平、线路故障性质等合理选用不同类型的开关。如果线路绝缘化水平不高,瞬时故障较多,可以选择过流脱扣开关;在线路负荷密集、绝缘化水平高的主干线上,应选用负荷开关,避免操作时引起上一级开关因涌流问题引起跳闸,以进一步提高配电线路的供电可靠性。

来源:陕西省宝鸡供电局
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