10 kV城市配网分界负荷开关应用

杨成永，田国锋

（日照供电公司，山东 日照 276826）

1 应用背景

通过对故障记录对故障性质及发生原因进行统计：日照市2008年累计线路故障发生的次数为199条次，重合成功71条次，重合不成65条次，接地故障63条次；其中紧急故障中，主干线故障26条次，支线故障73条次，用户故障29条次，79.7%的故障都是由于支线或用户电缆、设备引发的接地或短路故障，严重影响了电网的安全可靠。

日照城区配网2008年接地故障63条次，几乎占到10 kV线路紧急故障总数的一半。在线路上安装分界负荷开关，当支线或用户发生接地故障时,可快速准确地切断故障，避免全线停电；当发生短路故障时，分界负荷开关可以配合上一级断路器自动隔离故障段，可有效避免全线掉闸、缩小事故停电范围，进而提高供电可靠性。

2 分界负荷开关主要功能及应用

分界负荷开关是将负荷开关和微机保护测控，以及通讯模块融为一体的装置。开关带有一套内置电压互感器（三相一体式、零序CT变比为20：1，精度等级0.5级，可精确采集零序电流）、一套内置电压互感器（6只阻抗式电压传感器RCVT,变比为10 kV/4V，精度稳定保持在0.5%）。

2.1 主要功能

短路故障时分界负荷开关能够直接分闸并迅速隔离故障区段，且闭锁合闸。开关内置的电流互感器，检测到过流和短路电流超过开关的设定值时，开关根据设定的时间分闸，切除故障线路，使变电站内线路重合成功，图1所示。

图1 短路故障动作说明

接地故障时，开关直接分闸而隔离故障区域，避免线路出现因接地故障而导致全线停电。当负荷侧接地故障发生时，分界保护开关控制器通过对零序电压、零序电流及相位差的判断，启动保护回路，直接对开关进行分闸。工作人员可以根据开关闭锁指示和用户反映查找故障，图2所示。

图2 单相接地故障动作说明

远程数据采集。分界开关控制器输入模拟量通道有A相电流、B相电流、C相电流、6个电压传感器、供电侧相间电压、零序CT电流。可通过添加无线通信功能，增加GSM或GPRS模块，将采集的三相电流、电源负荷侧电压、零序电流量、开关状态数据、故障信息，及时传送至远程后方后台主机，并通过GSM无线网络传送至定制的手机。

扩展功能。分界保护开关控制器已预留扩展通道，在未来规划及建设中，可根据配网自动化发展需要，增加所需的功能。

2.2 应用情况

分界负荷开关不允许串联使用。因为当分界负荷开关串联时，开关控制器不能形成有效配合，会造成分界负荷开关误动作或拒动。

分界负荷开关不建议安装在变电站出线口及主干线路上。因为变电站出线口及主干线路一旦发生故障，整条主干线路全部停电，造成整条线路故障，就会失去安装意义。

城网线路供电要求性很高，负荷密度大，通常连续几个杆塔都有下户线，主线路又不推荐安装分界开关，因此分连续下户线、小支线、大用户采取了三种安装方式。在有连续下户线时，选取一个下户线安装分界开关，新装母线型分线箱，将附近2～4个用户改接入分线箱内；小支线用户分散、负荷较小，可将分界开关安装在支线路上；大用户安装，在容量超过630 kVA的用户下户线上直接安装分界开关。城网线路共安装了26台分界负荷开关，其中大用户安装10台，分支线安装16台。当支线或用户发生故障时，开关保护动作，开关负荷侧会迅速隔离故障区，从而保证了其他支线不受影响，同时主线变电站站内断路器重合后，可以迅速恢复其他非故障线路供电，这样不仅缩小了停电范围，而且方便查找故障区域，大大减少了停电损失，提高供电可靠性。

图3 城网供电线路分界负荷开关设置

农网线路供电可靠性要求相对较低。针对农网线路设备落后、用户容量小、距离比较长、支线多、在支线之后还有多级分支的特点，可以选择线路第一级大分支线安装分界负荷开关，发生故障可自动闭锁，隔离故障支线。

图4 农网供电线路分界负荷开关设置

3 应用效果

日照供电公司于2009年共安装分界负荷开关35台，应动作次数13次，全部为有效动作。其中有8次动作是接地故障引起，有5次是速断故障引起。

接地故障中，其中一次是10 kV藏家荒线藏瓦厂线分界负荷开关动作，工作人员巡视后未发现问题，试送分界负荷开关，开关仍然跳闸，随后对用户电缆进行排查，最终发现故障点，原因是该用户电缆被挖掘机挖断，但是故障点被施工人员掩埋，故障排除后，送电正常。另一次是10 kV昭国北线昭国北三柱线分界负荷开关动作，但是工作人员没有发现明显的故障点，经过仔细排查，发现有段导线与树枝距离过近，判断为分界负荷开关的控制器过于灵敏，当阴雨天气时树枝与裸导线接触，导致出现瞬时接地故障，处理树木后，试送分界开关成功。

速断故障时，当分界负荷开关负荷侧出现故障电流，控制器内置的电流互感器检测到过流和短路电流超过开关设定值，分界负荷开关根据设定的时间分闸，隔离故障段线路，确保变电站断路重合成功，保证了线路上的非故障线路段及其它用户的正常供电。

同一时期日照供电公司安装了43台柱上断路器，应动作15次，有效动作仅为 4次（图5），原因是柱上断路器的分闸固有时限比变电站开关固有时间要长，站内开关设置的速断延时为0 s，发生速断故障时，柱上断路器还未接到信号进行分闸，站内开关就已经重合，造成线路重合不成。

目前，分界负荷开关现运行状态良好，无误动、拒动情况发生，能够配合站内开关重合闸动作，并且能够分断单相接地、短路电流等状态，在负荷侧出现故障时，能够迅速判断故障原因，配合动作，隔离故障线路。

日照市2009年累计线路故障发生的次数为161条次，重合成功83条次，重合不成42条次，接地故障36条次，分界负荷开关的应用有效地减少了因支线和用户原因引起的主干线故障停电，缩小了故障停电范围，大大提高了供电可靠性。

图5 分界负荷开关与柱上断路器动作情况柱状图

在10 kV分界负荷开关模块设计上能够实现“遥信、遥测”功能，并可以通过GPRS/GMS无线通讯及其他通讯方式，与后台系统连接，在后台电脑上远方控制，实现网络信息透明化和各种形式的配电自动化。

4 结语

分界开关虽能隔离短路故障，但需上一级断路器配合，这样会造成变电站内重合成功，今后可使用断路器式分界开关，这样只需更改变电站出线开关速断延时定值，使其避开分界断路器固有分闸时间，就可以避免重合成功故障的出现。当负荷侧发生过流、短路故障时，分界开关直接动作，减少变电站开关速断动作次数。