配电分界负荷开关保护定值整定原则探讨

林威滔，于振

（1.齐鲁工业大学，济南250300；2.国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

配电分界负荷开关保护定值整定原则探讨

林威滔1，于振2

（1.齐鲁工业大学，济南250300；2.国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

由于配电分界负荷开关（以下简称分界开关）具有自动切除配电网单相接地故障和自动隔离相间短路故障的功能，在各地区配电自动化系统建设中得到广泛应用。综合分析不同厂家分界开关的保护原理，提出一般的保护定值整定原则，为现场工作人员设定分界开关保护动作定值提供参考。

分界开关；保护；定值整定

0 引言

随着各地区配电网自动化系统的建设发展，分界开关在配电网中得到广泛应用。分界开关具有涌流抑制、相间过流保护、零序接地保护等功能，可以大大减少无故障线路的连带性事故停电，缩小停电范围，实物如图1所示［1-3］。

图1 分界负荷开关实物

然而，由于分界开关不同生产厂家保护原理不同，定值整定没有统一的规程，现场安装调试人员常常根据自己的经验值或厂家说明书进行装置定值整定，定值整定往往不够合理，造成配电网分界开关动作方式存在地域差异，对配电网安全可靠供电带来一定隐患，需要制定统一、规范的分界开关保护定值整定原则。

1 分界开关保护原理

目前各生产厂家的分界开关具备自动切除界内单相接地故障和隔离相间短路故障的功能。

对于单相接地故障，由于流过分界开关的故障电流等于配网系统中其他非故障线路对地电容电流的总和，一般不超过30 A，分界开关的遮断容量满足直接开断接地故障电流的要求，因此当发生用户界内接地故障时分界开关可通过保护启动动作跳闸，将故障设备隔离。但在不同接地方式的配网系统中，分界开关动作行为方式略有不同，如表1所示［4-6］。

对于相间短路故障，由于流过变电站出线开关和故障用户分界开关的电流很大，用户分界开关的遮断容量不能满足直接开断故障电流的要求。因此，无论在何种接地方式的配网系统中，当发生用户界内相间短路故障时，分界开关都不先动作跳闸，而是在变电站出线开关保护动作跳闸后、重合闸之前分断。在各种接地方式下，对于用户界外故障分界开关都不动作。

表1 分界开关单相接地故障处理方式

分界负荷开关处理两种故障的保护动作方式以图2所示接线为例进行说明。K1、K2、K3为用户分界负荷开关，CB为变电站出线开关（断路器）。正常运行时，变电站出线开关CB处于合位，用户1、用户2、用户3分别通过分界开关K1、K2、K3带负荷用电。

图2 分界开关接线

1.1 单相接地故障保护动作原理

1.1.1 中性点不接地或经消弧线圈接地系统

在中性点不接地系统中，当用户2界内发生单相接地故障时，流过分界开关K2的故障电流值等于配网系统中其他非故障线路对地电容电流的总和，超过分界开关K2设定的保护定值，若K2保护设定的时间定值达到后故障电流仍然存在，则判定故障性质为永久性接地，分界开关K2即可由保护启动断开并切除故障。对于分界开关K1、K3，由于故障点位于界外，流过的零序电流仅为自身界内线路对地电容电流值，比故障电流小得多，故不会跳闸。

在中性点经消弧线圈接地系统中，一般采用过补偿的方式，当用户2界内发生单相接地故障时，流过分界开关K2的故障电流为全网的零序电流经消弧线圈补偿后的残流，一般仍明显大于自身界内线路对地电容电流值，K2可判断界内故障并自动切除。对于分界开关K1、K3，由于故障点位于界外，流过的零序电流与中性点不接地系统相同，一般明显小于设定动作值，故不会误动作。

1.1.2 中性点经小电阻接地系统

在中性点经小电阻接地系统中，发生单相接地故障时，由变电站母线流向故障点的电流较大，需要变电站出线开关CB零序保护动作切除，此时故障用户分界开关有表1中所示的两种动作模式可以选择。模式1是分界开关与变电站出线开关保护同时动作跳闸切除故障，然后出线开关经设定的延时后由重合闸动作合闸，恢复对非故障段线路的供电，分界开关无重合闸，继续保持分闸状态以隔离故障；模式2是分界开关先于变电站出线开关保护动作跳闸并切除故障，变电站出线开关零序保护因设有延时而免于动作出口跳闸。例如，针对模式2，当用户2界内发生单相接地故障，故障电流经分界开关K2流入故障点，K2保护装置检测到故障电流超过保护动作定值便无延时瞬动出口跳闸，而变电站保护因设有延时定值而不动作，实现分界开关K2先于变电站出线开关CB零序保护动作的行为模式。

上述两种模式下，在用户2界内发生单相接地故障时，对于分界开关K1、K3均属于界外故障，K1、K3检测到的故障电流很小，不会启动自身保护，不会跳闸停电。

1.2 相间短路故障保护动作原理

用户界内发生相间短路故障时，用户分界开关与变电站出线保护配合，对故障进行隔离。以图2所示为例，当用户2界内发生相间短路故障时，变电站出线开关CB速断或过流保护动作跳闸，线路停电。分界开关K2最初感受到故障电流信息，判定为界内故障但并不直接跳闸隔离故障，而是在线路失电状态下分闸隔离故障，再由变电站出线开关CB经设定的延时（一般为1 s）后自动重合，除故障用户2被隔离外，其余用户均恢复供电。在用户2发生界内短路故障时，由于其他用户分界开关无故障电流流过，故保持合闸状态不变。

2 分界开关定值整定原则

2.1 单相接地零序电流定值整定原则

对于中性点不接地或经消弧线圈接地系统，分界开关动作切除故障的零序电流定值应按躲过负荷侧线路对地电容电流的原则进行整定。线路对地电容电流值与线路长度及线路型式有关，按照经验，10 kV架空线路对地电容电流约为0.02 A/（相·km），电缆线路对地电容电流约为1 A/（相·km），考虑一定的可靠系数，零序电流定值计算公式为

式中：I0set为分界开关零序电流定值；ljk和ldl分别为架空线路和电缆线路长度；krel为可靠系数，一般取1.3～1.4。为避免瞬时接地故障导致频繁跳闸，零序电流保护设置一定延时，故障持续时间超过延时后动作切除。按照躲开瞬时故障的原则，延时一般可设置为300～600 ms。

对于中性点经小电阻接地系统，由于故障时零序电流较大，分界开关动作切除故障的零序电流定值整定比较简单，为保证分界开关先于出线开关保护动作，分界开关零序保护一般不设置延时。

2.2 相间短路保护电流定值整定原则

分界开关相间短路电流定值整定的基本原则是按躲分界负荷开关界内最大负荷电流整定，一般取安全系数为1.4～1.5。经计算，相间短路保护电流整定值如表2所示。

为保证在用户界内发生相间短路时，分界开关能可靠在变电站出线跳闸后和重合前可靠分闸，分界开关相间短路保护延时应比变电站出线开关重合闸延时小一个级差。在出线开关重合延时设置为1 s的情况下，分界开关可设置为0.3～0.5 s。

表2 分界负荷开关相间保护定值

3 结语

分析并总结当前配电网一般运行状况和常用分界开关设备技术现状，介绍配电分界负荷开关基本原理、针对各类故障的开关动作处理方式、保护定值整定原则与计算方法，对现场应用提供理论参考。随着配电网新技术、新设备的不断改进发展，分界负荷开关保护定值整定原则还需要随着配网结构和运行方式的变化，以及配电自动化系统的改进升级而进行适当调整。

［1］程志刚.浅谈10 kV分界开关在配电网架空线路上应用［J］.电力学报，2011，26（1）：50-55.

［2］侯涛.10 kV配电线路T接支线分界负荷开关的研制［J］.制造业自动化，2009，31（11）：174-176.

［3］王仕昆.用户分界开关在10 kV配电网中的应用研究［D］.北京：华北电力大学硕士论文，2012.

［4］周封，王亚丹.10 kV配电线路单相接地故障分析与故障查找［J］.科技信息，2010（6）：89-90.

［5］潘继强.小电阻接地系统对继电保护的影响分析［J］.黑龙江科技信息，2010（34）：25.

［6］李强.用户分界开关接地检测原理［J］.农村电气化，2012（8）：27-28.

Determination Principle of Protection Setpoint Value for Power Distribution Demarcation Load Switches

LIN Weitao1，YU Zhen2
（1.Qilu University of Technology，Jinan 250300，China；2.State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

Because the power distribution demarcation load switch（hereinafter referred to as demarcation switch）has the function of removing single-phase earth fault distribution network and isolating inter phase short circuit fault automatically，it is widely used in the construction of regional distribution automation system.The protection principle of the demarcation load switch is analyzed in different manufacturers comprehensively and the general protection setpoint determination principle is put forward.References are provided for on-site staff to set demarcation load switch protective action setting value.

demarcation switch；protection；setpoint value determination

TM564

A

1007－9904（2016）11－0051－03

2016-10-15

林威滔（1995），男，齐鲁工业大学电气工程专业。