10 kV馈线自动化开关实践探讨

刘浩

摘  要：馈线自动化是配电系统实现自动化的基础，也是配电功能中重要的功能之一，能有效提高供配电系统的稳定性和可靠性。介绍了自动化开关的数量和布点要求，列举了10 kV柱上自动化开关典型应用方案，阐述了自动化开关存在的问题及其解决建议，以期为提高供电可靠性提供有价值的参考。

关键词：馈线自动化;配电系统;配电功能;自动化开关

中图分类号：TM76                文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.100

随着我国经济的不断增长，人们的生产和生活对用电的要求越来越高，配网自动化建设成为了电网建设的重要部分。但在馈线自动化技术方面仍有许多未解决的难题，导致配电系统常发生故障，影响了配网的自动化建设。因此，如何做好馈线自动化开关的实践应用成为了工作人员需要解决的问题。下面就此进行讨论、分析。

1  自动化开关的数量和布点要求

1.1  自动化开关的数量配置

实施馈线自动化必然要对原有的开关进行自动化改造，或新建线路开关采用自动化开关。采用自动化开关的数量越多，受故障影响的用户数越少、时间越短，但工程造价越高，且两者不属于线性关系。按照10 kV线路故障发生位置的统计分析得出，发生在配网线路主干线、分支线的故障分别占43%和57%.其中，一级分支线和二级以后支线的故障比例分别为24%和33%，主干线各分段之间故障比例基本符合平均规律。选取10 kV架空馈线典型接线方式，通过配置不同数量的自动化开关进行效益分析得出了配电自动化开关数量与投资收益的关系。

随着自动化开关数量的增加，投资收益大幅下降，为了节省投资，经论证，将10 kV架空馈线主线的分段和联络开关改为自动化开关的总体投资收益最高，且分段开关数量不超过3台，最多不超过4台。

1.2  自动化开关的布点

1.2.1  电压-时间型自动化开关的布点

实施电压-时间型馈线自动化的线路，应综合考虑线路长度、负荷和用户数等因素，主干线选用自动化负荷开关应按“三分段一联络”规划，主干线设2台自动化分段开关。当主干线线路较长时，可酌情增加1台自动化分段开关，即主干线分段开关和联络开关合计不超过4台。

当分支线路的长度较长、设备或线路老旧、故障频繁时，如果供电可靠性要求不高，则该分支线路可设置自动化负荷开关;如果供电可靠性要求较高，则该分支线路可设置自动化断路器。

1.2.2  电压-电流型自动化开关的布点

实施电压-电流型馈线自动化的线路，应综合考虑线路长度、负荷和用户数等因素对主干线进行分段。一般情况下，主干线宜设两三个分段负荷开关，将线路分成三四段。电压-电流型自动化开关在变电站开关第一次重合闸后如果没有检测到故障信息，则将闭锁分闸，即此开关在变电站开关第二次重合闸时处于闭合状态。此时，如果线路较长，且故障发生在线路末端，由于励磁涌流的缘故，则可能会引起变电站开关误动，影响非故障区域的恢复供电。因此，当线路较长，主干线、分支线用自动化分段开关分段超过5段时，应配置1台主干线分段断路器，并设置于线路前1/3位置，这样可以满足缩小停电范围的要求，又可有效减少变电站出线开关跳闸次数。当分支线路的长度较长、设备或线路老旧、故障频繁时，可设置自动化开关。

1.2.3  真空断路器自动化开关的布点

对于线路主线和分支线上配置真空断路器自动化开关，虽然在一定程度上能满足缩小停电范围和减少变电站出线开关跳闸次数的要求，但真空断路器自动化开关在继电保护方面不能

保证上、下级之间的选择性，根据《供配电系统设计规范》（GB 50020—2009）中的4.0.6，供配电系统应简单、可靠，同一电压等级的配电级数高压不宜多于二级，低压不宜多于二级;电力系统容许继电保护的时限级数对于10 kV而言，正常情况下只限于二级，如果配电级数超过三级，则中间一级势必要与上一级、下一级之间无选择性。因此，对于10 kV线路而言，应限制断路器的使用，为了达到“二级”配电级数的要求，每回线路主线上和分支线上最多各配置1台断路器自动化开关的投资收效率最高。

2  10 kV柱上自动化开关典型应用方案

2.1  电压-时间型自动化开关的应用方案

2.1.1  系统示意图

图1中，CB为带时限保护（限时速断、过流、零序）和二次重合闸功能的馈线出线断路器;FSW1和FSW2为主干线电压-时间型分段的负荷开关;ZSW1为分支线电压-时间型的负荷开关;LSW为联络开关。

图1  电压-时间型自动化开关的典型接线图

2.1.2  自动化开关的功能要求

假设断路器CB继电保护动作时间整定为0 s，零序保护时间整定为0 s。一次重合闸时间和二次重合闸时间均整定为5 s。

负荷开关FSW1和FSW2均为得电合闸、失电分闸，在得电后7 s延时合闸，得电后3 s内失压或合闸后3 s内失压，开关分闸、闭锁合闸。

负荷开关ZSW1为得电合闸、失电分闸，在得电后12 s延时合闸，合闸后3 s内失压，闭锁合闸。对于负荷开关LSW，当开关两侧有压时，开关分闸、闭锁合闸;当开关一侧失压，另一侧有压，则延时45 s后合闸，合闸后3 s内失压，开关分闸、闭锁合闸。

2.2  电压-电流型自动化开关的典型应用方案

2.2.1  系统示意图

图2  电压-电流型自动化开关的典型接线图

图2中，CB为带时限保护和二次重合闸功能的馈线出线断路器;FSW1和FSW2为主干线电压-电流型分段的负荷开关;FB为带时限保护和重合闸功能的分段断路器;ZB1为带时限保护和重合闸功能的分支分界断路器;FSW1和FSW2为主干电压-电流型分段的负荷开关;LSW为联络开关。

2.2.2  自动化开关的功能要求

假设断路器CB继电保护动作时间整定为0.3 s，零序保护时间整定为1 s。一次重合闸时间和二次重合闸时间均整定为5 s。

主干线分段断路器FB过流保护时间为0.15 s，零序保护时间为0.6 s，两级过流保护的时间级差为0.15 s，零序保护的时间级差为0.4 s，一次重合闸时间和二次重合闸时间均整定为5 s。

分支分界断路器ZB1继电保护动作时间整定为0 s，零序保护时间整定为0 s（小电阻接地系统），ZB1一次重合闸时间和二次重合闸时间均整定为5 s。

负荷开关FSW1、FSW2均为得电合闸、失电分闸，在得电后7 s延时合闸，合闸3 s内未检测到故障电流闭锁分闸;否则，分闸后闭锁合闸，得电后3 s内失压，闭锁合闸。

负荷开关LSW为联络自动化开关，当开关两侧有压时，开关分闸、闭锁合闸;当开关一侧失压，开关另一侧有压，则延时45 s后合闸，合闸后3 s内失压，闭锁合闸。

3  自动化开关存在的问题及其解决建议

3.1  应用中存在的问题分析

应用中主要存在以下2方面的问题：①电压-时间型自动化开关的控制功能主要以开关两侧是否存在电压为分合闸的判断依据，当开关PT出现故障或PT熔丝熔断时，开关因单侧失压而误动作，出现环网线路非法合环转供电，联络开关转供会引起侧环网线路变电站侧开关动作跳闸，进而扩大故障范围。②如果因主网线路、主变或10 kV母线故障而引起10 kV母线失压，则在该段母线的10 kV馈线开关没有分闸的情况下，馈线自动化自动转供电功能启用后，会形成向10 kV母线反送电，形成一回10 kV线路带该段母线全部负荷的情况，易造成该部分10 kV线路热稳定越限，或出现多条10 kV电源反送至该段母线的情况，造成多个电源非法并联的情况，进而扩大故障范围。

3.2  解决建议

具体可从以下2方面着手解决：①消除PT故障的措施可以从2方面入手，即选用优良厂家的互感器、做好设备接地和防雷措施的设计。设备安装前，应对二次回路的绝缘能力进行检测。关于自动化开关逻辑判断功能过于简单的问题，建议多采用电压-电流型自动化负荷开关，还可增加上传环网开关位置变化信息等辅助措施避免开关误动。②为了避免主网线路、主变或10 kV母线故障引起的10 kV母线失压，解决因线路自动转供电而向变电站失压母线反送电的问题，建议在变电站出口#1塔上安装1台电压-时间型负荷开关，且在开关电源侧安装1台电压互感器，开关功能要求在电源侧有电压时延时合闸、电源侧失压后延时分闸，从而可有效减少向变电站母线反送电的现象。

4  结束语

综上所述，10 kV架空线就地型馈线自动化可应用于郊区或故障率高的地区，改变开关的状态可改变电网的结构，能明显降低配电网线损，创造更大的经济效益;可有效检测负荷，从而提高供电质量;可及时发现故障并将其隔离，从而大大提高供电可靠性。

参考文献

[1]温健锋.10 kV架空线就地型馈线自动化开关应用研究[J].现代制造，2014（33）.

[2]刘渊.10 kV配电网馈线自动化模式研究与应用[J].供用电，2013（04）.

〔编辑：张思楠〕

Discussion on the Practice of 10 kV Feeder Automation Switch

Liu Hao

Abstract： Feeder automation is the basis for the distribution system to realize automation， and is one of the important functions of the distribution function， can effectively improve the stability and reliability of power supply and distribution system. The number of automatic switch and distribution requirements listed 10 kV column automation switch typical application schemes， describes the automatic switch of problems and solutions， in order to improve the reliability of power supply to provide valuable reference.

Key words： feeder automation; distribution system; distribution function; automatic switch

文章编号：2095-6835（2015）14-0102-02