10 kV配网分界开关使用原则探讨

刘虎，刘远龙

（1.青岛大学，山东青岛266071；2.山东电力调度控制中心，山东济南250001）

10 kV配网分界开关使用原则探讨

刘虎1，刘远龙2

（1.青岛大学，山东青岛266071；2.山东电力调度控制中心，山东济南250001）

随着国内经济的快速增长及人民生活水平的日益提高，社会对供电可靠性要求也越来越高，配网分界开关的广泛使用有效提高了供电可靠性，减少了企业和居民的停电次数和时间，但国内分界开关的使用原则却没有统一标准，分界开关有断路器型和负荷开关型，两种类型分界开关价格不同，动作原理也不相同，分界开关如果不合理使用，不仅可能影响供电可靠性，而且会大大增加不必要的投资。结合现场实际工作，通过分析分界开关及10 kV线路保护的动作原理，提出一种性价比高的比较合理的分界开关使用原则。

配网；分界开关；线路保护；使用原则

0 引言

10 kV馈电线路结构多样，架空线路一旦发生故障查找困难，特别是当线路发生单相接地时，由于故障点难以确定，往往延误事故处理，造成故障扩大，发展为相间短路，或者损坏电气设备。

10 kV线路保护配置相对简单，变电站10 kV架空线路保护一般只配置过流、速断、重合闸保护，在小电阻接地系统中再配置两段零序保护。因此，为保证继电保护的选择性和灵敏性，就必须使整条线路都处在保护范围之内，要求线路末端故障时，保护应有足够的灵敏度。这样，就会由于一处故障造成全线停电，并且线路上下级保护呈阶梯性相互配合，在线路末端已经没有保护级差时间，只能选择故障跳闸而致使全线跳闸。

在10kV配网中，分界开关的使用可明确故障点，快速、有选择性的跳开故障线路，减小停电范围。分界开关分为负荷型和断路器型，两种分界开关的价格和动作原理各不相同，国内各省、市电力公司对两种类型的分界开关并没有统一的使用原则，有些电力公司全部使用断路器型，有些电力公司全部使用负荷开关型，有些依据用户侧变压器容量选择断路器型或负荷开关型，这些使用原则虽在努力实现提高供电可靠性目标，但却并没有兼顾到供电的经济性和安全性。在保证10 kV配网线路供电可靠性的前提下，从提高供电经济性和安全性的角度出发，提出一种比较合理的分界开关使用原则。

1 分界开关

分界开关分为负荷开关型和断路器型两种，负荷开关型不能直接断开短路电流，断路器型可直接断开短路电流，断路器型比负荷开关型价格高。

如图1所示配电区域性网络，4个分界开关QF1、QF2、QF3、QF4直接使用在原来跌落式熔断器的位置，QB为变电站出线断路器，L1和L3为电缆分接箱，分界保护开关作为进线开关；L2和L4中，分界开关作为户内变压器进线开关。

图1 分界开关现场运行图

1.1 发生短路故障

图1所示F处发生短路故障时，负荷开关型分界开关保护装置监测到短路电流大于设定值，当短路电流超过速断电流整定值时，QB无延时跳闸；当短路电流超过过流保护整定值时，QB延时0.5 s跳闸。随后分界开关将进入电流检测程序，在确认上级断路器QB切断负载故障电流后，QF3自动分断，并执行权限保护动作，自动闭锁QF3，在故障没有被排除、电网系统维护人员没有到达现场时，用户无法对QF3做任何试探性合闸投运动作。

图1所示F处发生短路故障时，断路器型分界开关检测到短路电流，当短路电流超过速断保护整定值时，QF3和QB均无延时跳闸；当短路电流超过过流保护整定值时，由于过流保护QB延时0.5 s，因此QF3无延时跳闸，QB不跳闸。分界开关执行权限保护动作，自动闭锁QF3，在故障没有被排除、电网系统维护人员没有到达现场时，用户无法对QF3做任何试探性合闸投运动作。

1.2 发生接地故障

在中性点不接地或经消弧线圈接地系统中，发生单相接地故障时，两种类型的分界开关原理和动作过程相同。由于该系统发生单相接地故障，变电站出线保护不跳闸，只发接地信号，允许短时间接地运行。QB不跳闸决定了不同中性点接地方式、是否使用重合闸对动作过程不产生影响，为了便于判断故障，应考虑躲过瞬时接地时限，此时分界开关应在变电站发出接地信号之后再动作跳闸，分界开关动作时限可依情况选择。

对于中性点经小电阻接地系统，由于中性点经小电阻接地系统中，变电站10 kV出线一般配置两段零序保护，一段120 A、时限为0.2 s；二段20 A，时限为1 s［1］。因此，分界开关动作时限应与变电站零序保护相配合，选择0 s，在该系统发生接地故障时，QF3无延时跳闸并闭锁，QB不跳闸，两种类型的分界开关动作情况相同，都将瞬时切除接地故障，而对其他非故障用户不产生任何影响。

综上所述，当发生单相接地故障时，两种类型分界开关均能自动分闸，甩掉故障支线，保证变电站及非故障支线安全运行［2］。而无需进行试拉合线路操作，可快速明确故障范围，减少系统带故障运行时间，极大地提高了系统的安全性。

2 10kV线路保护配置原则及动作分析

2.1 配置原则

10 kV配网纯架空线路型或混合线路型保护一般配置速断、过流、重合闸保护；纯电缆线路型因发生的故障绝大部分为永久性故障，故保护配置一般没有重合闸保护。特别需要指出的是，中性点经小电阻接地系统中，变电站10 kV出线还一般配置两段零序保护，一段120 A、时限为0.2 s；二段20 A，时限为1 s［3］。

用户变压器总容量在630 kVA以下的，用户变压器高压侧一般使用跌落式熔断器；总容量在630 kVA及以上的，用户变压器高压侧一般使用继电保护装置。

2.2 动作分析

图2为局部配网接线图，当L12发生短路故障时，用户变压器总容量630 kVA及以上的，用户进线保护采用继电保护，10 kV变电站出线侧继电保护与用户进线保护为同级保护，速断瞬时跳闸，过流延时0.5 s跳闸；用户变压器总容量630 kVA以下的，用户进线保护采用跌落式熔断器保护，正确动作过程与使用继电保护装置的用户相同，但跌落式熔断器需要常年维护和检修，并且灵活拉、合线路受产品质量制约，所以配网线路熔断器的误动和拒动率都很高。

当L12发生单相接地故障时，系统是可以继续运行一段时间的，此时母线电压降低，母线零序电压升高，后台监控机发出报警信号，运行人员根据调度命令，逐步拉合10 kV线路，进行断、送电，以此判断是某条线路故障，断开故障线路后，如果电压恢复正常，则找出该线路。然后汇报调度，通过调度通知线路人员巡线，检查线路［4］。

图2 局部配网接线图

3 国内典型10kV分界开关使用原则

3.1 泰安供电公司分界开关使用原则

10 kV配网线路分支线及高压用户全部配置断路器型分界开关。

断路器型分界开关价格很高，使用经济性不如负荷开关型；断路器型级联方式需要上下级设备的保护级差配合，用户变压器容量在630 kVA及以上的线路，变压器出线保护、断路器型分界开关保护和用户进线侧继电保护构成三级保护，使变电站出线保护增加时延，对设备和电网的安全运行不利；用户进线侧和变电站出线侧继电保护均会瞬时跳闸隔离故障，靠重合闸补救恢复其他支线供电，此时断路器型分界开关将会失去作用，重复配置，经济性不高；采用断路器型分界开关，除与变电站保护配合外，还必须与用户进线开关进行保护配合，如配合不当，仍会引起事故。

3.2 湖南省电力公司分界开关使用原则

10 kV配网线路分支线及高压用户全部配置负荷开关型分界开关。

负荷开关型分界开关使用可靠性远不如断路器型；负荷开关型动作开关需要与变电站侧出线保护配合，若分界开关的检测装置不灵敏或拒动，不能及时切除故障，再次重合出线开关，可能会造成对电网和设备的冲击，安全性差；对于用户侧安装跌落式熔断器的线路，跌落式熔断器的误动和拒动占所有事故的50%～60%，若负荷开关型与变电站出线侧保护配合不好，跌落式熔断器又不能可靠动作，很容易造成越级跳闸。

3.3 青岛供电公司分界开关使用原则

青岛供电公司范围内新上业扩项目（含增容），同一架空线路T接点下变压器总容量在315～500kVA的必须使用柱上负荷开关型分界开关，630 kVA及以上必须使用断路器型分界开关。

同一架空线路T接点下变压器总容量315～500kVA的用户支线，若使用负荷开关型分界开关，用户内部发生短路故障时，若分界开关的检测装置不灵敏或拒动，不能及时切除故障，再次重合出线开关后，可能会造成对电网和设所有10 kV高压用户全部配置备的冲击，安全性差；对于用户侧安装跌落式熔断器的线路，跌落式熔断器的误动和拒动占所有事故的50%～60%，若负荷开关型与变电站出线侧保护配合不好，跌落式熔断器又不能可靠动作，很容易造成越级跳闸。

同一架空线路T接点下变压器总容量630 kVA及以上的用户支线，用户进线侧配有继电保护装置，若使用断路器型分界开关，用户内部发生短路故障时，变压器出线保护、断路器型分界开关保护和用户进线侧继电保护构成三级保护，使变电站出线保护增加时延，对设备和电网的安全运行不利；采用断路器型分界开关，除与变电站保护配合外，还必须与用户进线开关进行保护配合，如配合不当，仍会引起事故责任纠纷；用户进线侧和变电站出线侧继电保护均会瞬时跳闸隔离故障，靠重合闸补救恢复其他支线供电，此时断路器型分界开关将会失去作用，重复配置，经济性不高。

4 一种合理的分界开关使用原则

4.1 使用原则

新上业扩项目（含增容），同一线路T接点下变压器总容量在315～500 kVA的使用断路器型分界开关，630 kVA及以上使用柱上负荷开关型分界开关。

新上业扩项目（含增容），同一线路T接点下变压器总容量不足315 kVA的，在条件许可的情况下均应使用断路器型分界开关，如条件不满足经公司同意后可使用跌落式熔断器保护。

4.2 分析

若分支线路或用户内部发生接地故障，分界开关均能快速定位故障点，及时切除接地故障，其他非故障线路不受任何影响，极大减少带故障运行时间，安全性好，并且无需进行试探性拉合线路对开关造成冲击损坏，减少了大量的人力、物力，经济性好。

若分支线路或用户内部发生短路故障，由于用户变压器总容量630 kVA及以上的，用户进线侧已配置继电保护装置，该继电保护装置与变电站10 kV出线继电保护配合，两保护为同级保护，发生短路故障时，两开关同时跳闸，最后靠重合闸补救或现场合闸来恢复其他非故障分支线路供电，此时无需配置价格更高的断路器型分界开关，只需配置发生接地故障时能可靠、准确动作的负荷开关型分界开关即可，经济性好，并且负荷开关型还可作为用户进线侧继电保护的后备保护，安全性好。

而同一线路T接点下变压器总容量630 kVA以下的没有配置继电保护装置，此时配置断路器型分界开关，发生电流速断保护时，变电站侧出线开关和断路器型同时跳闸，靠重合闸补救或现场合闸恢复其他非故障分支线路供电，发生过流保护时分界开关无延时跳闸，变电侧开关不动作，其他非故障线路此时不受任何影响，供电可靠性大大提高。

5 结语

在分析两类分界开关的特点和配网线路保护基础上，提出一种比较合理的分界开关使用原则，该使用原则使配网供电更为经济、安全。

断路器型分界开关的价格是负荷开关型的3～4倍，断路器型比负荷开关型动作更可靠，使用该方案能充分利用两种分界开关的优势，合理搭配，提高经济性，动作原理简单、清晰，节约线路维护和检修费用，动作过程准确、快速，节省线路停电损失，合理配置提高了10 kV配网供电的经济性。此外，随着配网线路入地电缆增多，系统要求快速切除故障以减小故障的波及范围和对线路的损坏，使用该方案能够快速定位故障点，自动切除单相接地故障和相间短路故障，无需与变电站出线保护作时间配合，减少带故障运行时间，也不必对原线路保护整定作改动，简化保护配合，提高了10 kV配网供电的安全性。

［1］李光琦.电力系统暂态分析［M］.北京：中国电力出版社，1998.

［2］程志刚.浅谈10 kV分界开关在配电网架空线路上的应用［J］.电力学报，2011，26（1）：50-53.

［3］李文升.重要用户10 kV保护整定计算探讨［J］.电力系统保护与控制，2009，37（9）：97-99.

［4］王正风，黄太贵，黄少雄，等.电网调度运行新技术［M］.北京：中国电力出版社，2012.

［5］束洪春.配电网络故障选线［M］.北京：机械工业出版社，2008.

［6］宋向东，刘娜.10 kV配网用户分界负荷开关的应用［J］.华北电力技术，2010（7）：35-38.

Investigations for the Use Policy of 10 kV Distribution Network’s Demarcation Switch

With the rapid growth of the domestic economy and people’s living standards rising，society requires higher and higher for power reliability.The widespread use of distribution network’s demarcation switch effectively improve the reliability of power supply，reducing the businesses and residents’the frequency and duration of power outages.However，there is no uniform standard of boundaries switch principle in domestic.Two types of boundaries switch，circuit breakers and load switch，have different prices and action principles.Using demarcation switch unreasonably not only affects the reliability of power supply but also greatly increases the unnecessary investment.According to the analysis of action principle of demarcation switch and 10 kV line protection，this paper proposes a more reasonable and cost-effective use policy combined with the actual work.

distribution network；demarcation switch；line protection；use policy

TM564

：B

：1007－9904（2014）03－0034－03

2013-12-22

刘虎（1990—），男，主要研究方向为调度运行管理，电力系统微机继电保护；

刘远龙（1971—），男，高级工程师，主要研究方向电力调度运行管理及继电保护新技术应用。