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，支線的故障已越來越成為影響配網(wǎng)安全運(yùn)行的主要因素，結(jié)合綿陽電業(yè)局10kV支線線路故障的具體情況，須解決的問題是該成套裝置能實現(xiàn)自動切除被控10kV線路支線的單相接地和相間短路故障。實踐表明，分界斷路器成套裝置在10kV線路支線發(fā)生故障時，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饋線停電的事故時有發(fā)生。支線故障已越來越成為影響配網(wǎng)安全運(yùn)行的主要因素。
2用戶分支線路的現(xiàn)狀
目前，10kV架空配電線路至各用戶支線入口處大量使用著戶外柱上開關(guān)和隔離開關(guān)，但仍有以下局限性。
2.1多為手動開關(guān)，主要用于正常分、合線路負(fù)荷電流和隔離電源的作用，不具有自動隔離用戶側(cè)事故的功能。
2.2近幾年來雖然出現(xiàn)了一些可以隔離故障的負(fù)荷開關(guān)裝置，但對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停電，這種故障處理模式，對于故障的選擇性較差。
2.3不具備重合閘功能，而鑒于我國氣候的性，瞬時性故障較多，一旦造成用戶10kV停電，必須進(jìn)行人為巡線確定故障點及故障類型進(jìn)行故障排除，然后進(jìn)行手動重合閘，恢復(fù)供電，這種故障處理模式的缺點是故障恢復(fù)供電時間較長。
3解決故障現(xiàn)狀的方法
要解決綿陽地區(qū)用戶分支線故障問題，需采用一種適用于架空配電線路T接點處，用于自動、直接切除用戶端接地或短路故障及快速恢復(fù)用戶端瞬時性故障供電，且能對線路進(jìn)行實時監(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，自動、快速故障切除技術(shù)，能夠適應(yīng)各種不同的10kV系統(tǒng)中性點接地方式。
3.2斷路器本體具備可靠的滅弧、絕緣性能，的開斷性能和開斷速度。
3.3成套裝置具備長期免維護(hù)性能，采用無油、全密封、共箱、防爆、防潮、防凝露結(jié)構(gòu)設(shè)計。
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具備長期免維護(hù)和運(yùn)行性能好等優(yōu)點的后備儲能電源系統(tǒng)。
綿陽供電公司于2009年8月推廣使用了智能型分界斷路器成套裝置，來應(yīng)對用戶線路故障而波及配電網(wǎng)停電等問題。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)任分界點處，可以實現(xiàn)自動切除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)瞬時性故障供電的柱上設(shè)備，它能夠避免因單一用戶的故障及保護(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，可與后臺主站通信，實現(xiàn)10kV線路的實時監(jiān)控功能和配電網(wǎng)絡(luò)的動態(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?？蓮V泛適用于城鄉(xiāng)10kV架空配電線路用戶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、直接切除界內(nèi)用戶單相接地故障和相間短路故障，避免單一用戶的故障及保護(hù)配合不當(dāng)而波及整條饋線停電?？煽焖倩謴?fù)界內(nèi) 10KV用戶瞬時性故障引起的停電，并自動記憶線路故障發(fā)生的時間、故障時刻電流值及故障性質(zhì)，以便于事故追憶。其內(nèi)置具有儲存能量大、運(yùn)行可靠、全免維護(hù)等優(yōu)點的后備儲能電源系統(tǒng)，超級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?。可在戶外使用，防護(hù)等級高，具備長期免維護(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。斷路器本體實現(xiàn)對10kV線路的分?jǐn)嗪完P(guān)合控制，控制器實現(xiàn)對10KV線路的故障檢出，并控制斷路器本體實現(xiàn)自動、直接切除界內(nèi)用戶相間短路故障和單相接地故障以及自動重合閘等功能，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型。
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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，控制器偵測到零序故障電流超出零序保護(hù)定值時，啟動延時計時，在計時超過零序保護(hù)動作延時時間設(shè)定值后，執(zhí)行保護(hù)動作，控制器令開關(guān)迅速分閘，切除用戶界內(nèi)故障。對于中性點不接地系統(tǒng)或中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，單相接地故障發(fā)生時變電站不跳閘，零序保護(hù)動作延時時間定值只需躲過瞬時接地故障的判定即可。
對于中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，單相接地故障發(fā)生時，變電站會發(fā)生保護(hù)跳閘，零序保護(hù)動作延時時間整定值必須考慮與變電站零序保護(hù)的時間配合。其整定值既要躲過瞬時接地故障的判定，又要使分界開關(guān)先于變電站保護(hù)動作而執(zhí)行分閘。
4.2.2相間短路故障處理
過流保護(hù)功能：當(dāng)界內(nèi)發(fā)生相間短路故障時，控制器偵測到實際相電流超出過流保護(hù)整定值時判定為用戶界內(nèi)過流故障，記憶該故障狀態(tài)并啟動過流保護(hù)延時。若在過流保護(hù)延時計時過程中，相電流一直超出過流保護(hù)整定值，則在延時計時時間大于過流保護(hù)延時整定值時輸出分閘控制信號;若在過流保護(hù)延時計時過程中過流保護(hù)延時條件消失，則在滿足有過流記憶、線路無電壓、線路無電流三個條件時從0開始重新啟動延時計時，延時計時時間為300ms時輸出分閘控制信號，令控制器閉鎖，隔離故障。速斷保護(hù)功能：同過流保護(hù)功能處理邏輯，當(dāng)界內(nèi)發(fā)生相間短路故障時，控制器偵測到實際相電流超出速斷保護(hù)整定值時判定為用戶界內(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必須與變電站保護(hù)及重合閘時間相配合。發(fā)生短路故障時，無論變電站保護(hù)是否動作，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)動作，必須在變電站出線開關(guān)重合之前完成全部分閘過程。
4.2.3故障后重合閘處理
成套裝置具備1次重合閘功能，對于瞬時性短路或接地故障，重合閘延時到后，斷路器合閘恢復(fù)線路供電;對于永久性短路或接地故障，重合閘延時到后，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快速算法計算交流電流、交流電壓等電量信號，通過與整定值及整定時間的比較來實現(xiàn)故障檢測。故障檢測分為單相接地、相間短路。在成套裝置運(yùn)行前，必須進(jìn)行零序過流和相間過流定值的整定、零序過流和相間過流故障確認(rèn)時間的整定。零序過流整定值范圍：20mA～60A，零序保護(hù)延時整定值范圍：0～1800s。相間過流整定值范圍：60A～600A，相間保護(hù)延時整定值范圍：0～10s。自動重合閘整定次數(shù)：1-3次，重合閘延時整定值范圍：0.5～60s。
當(dāng)線路零序電流或相電流超過相應(yīng)的過流整定值且維持整定的故障檢測時間后，產(chǎn)生線路故障告警信號，同時產(chǎn)生斷路器本體分閘輸出，斷開故障線路，保護(hù)10KV主干饋線不受故障支線的波及而停電。對于瞬時性故障通過自動重合閘功能快速恢復(fù)供電，避免因瞬時性故障造成線路長時間停電，提高了供電可靠性。
5用戶分界負(fù)荷開關(guān)在綿陽城區(qū)供電局的應(yīng)用
5.1綿陽供電公司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，(其中箱變65臺);10kV環(huán)網(wǎng)柜48臺;高壓電纜分支箱183臺;柱上開關(guān)75臺。
5.2用戶分界負(fù)荷開關(guān)在綿陽供電公司的應(yīng)用
5.2.1總體應(yīng)用概況
綿陽城區(qū)本次科技項目共計安裝ZW20-12F/T630-20戶外高壓交流真空分界斷路器6臺，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，以實現(xiàn)自動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，該支線所在的主線不會受到影響。
5.2.2項目驗收及應(yīng)用案例
在運(yùn)行過程中，正確動作次數(shù)4次，分別為：
小結(jié)：實踐表明，當(dāng)支線發(fā)生故障時，ZW20-12F/T630-20戶外高壓交流真空分界斷路器能可靠對10kV支線線路的單相接地和相間短路故障進(jìn)行切除，變電站未動作，未影響主線。
6結(jié)束語
6.1利用戶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)到實現(xiàn)自動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，在條件成熟時可增加后臺系統(tǒng)，實現(xiàn)對10kV支線線路的"四遙"功能。
6.3從綿陽供電局ZW20-12F/T630-20戶外高壓交流真空分界斷路器支線試點工程安裝改造投運(yùn)成功，從實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.
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