10kV配电房高低压开关选择与保护分析

陈松

摘要：近几年来，随着我国经济的飞速发展，国家城乡电网建设工作的继续深入以及人们生活、工商业用电的要求增高，对配电系统的技术设计以及相关设备的选择更为苛刻。本文将就配电房中高低压开关的选择与保护方面存在的问题以及解决措施做深入剖析。

关键词：10kV配电房;高低压开关;选择;保护

引言

配电房是电力系统的核心环节之一，对维护电力系统的正常运转具有重要的影响。配电房内置有许多种类的器械设备，需要做好相互之间的配合，才能保证电力系统的稳定性。在10kV配电房中，高低压开关之间保护配合不合理将会为电力系统的运转添加很多麻烦，这严重影响了电力系统的正常运转。为维护电力系统的稳定性，国家逐渐完善了城乡电网，规范了10kV配电房内的相关设备，大大方便了电力系统的管理。

110kV配电房高低压开关

1.1高压开关

高压开关主要用于3kV以上电路，体现为以下几种形式：（1）断路器。以绝缘介质为划分依据，可分为SF6断路器、真空断路器。在配电房中，弹簧操动机构和永磁式操动机构被广泛应用于断路器当中，已初步实现断路器的智能化和自动化控制，并可以实现电力系统的二段、三段式保护。供电系统正常运行时，可通过断路器开/断负荷电流;供电系统运行异常时（故障、超载），可通过断路器开/断故障电流，避免安全事故的发生。（2）负荷开关。常见的负荷开关主要有SF6负荷开关和真空负荷开关。在配电房中，负荷开关的主要作用是对供电系统的工作电流进行开断，由于其具有稳定性高、维护费用低等优点，被广泛应用于配电房中。（3）负荷开关—熔断器组合电器。负荷开关可以对供电系统起到开断、电流转移等作用，而对于较大的电流，如短路电流以及负荷过载产生的电流，则可以使用熔断器实现电路的断开，保护电路的正常运行。

1.2低压开关

（1）额定电压.在配电房中，低压开关系统中的额定电压一般是指相间电压，即线电压。（2）额定电流。壳架等级额定电流代表断路器的外形大小，以此表示断路器的最大额定电流，在规定的条件下，保证断路器正常工作的电流又称脱扣器额定电流。（3）短路分断能力。低压电路中的短路分断能力一般分为极限分断能力、运行短路分断能力两类。根据电力学的基本原理;断路器的额定分断能力应当大于或等于线路的预期短路电流的基本原则，我们可以判断断路器中极限分断能力或者短路分段能力存在的问题，便于维护管理。

2主要参数选择

对于整个配电系统而言，设备的具体参数决定着整个配电系统能否正常运行。（1）额定电压。是指相间电压，即线电压;（2）壳架额定电流。从这个方面最能代表的是断路器外形方面的特征，并以此决定断路器的最大额定电流，也就是能够为断路器正常工作提供保障的电流。又可以称之为脱扣器额定电流;（3）过载，短路保护特性。一般说来分闸时间在20ms-30ms之间的被称之为二段式保护，如果时间为0.1s的倍数则是被定性在三段式保护。还需要注意的是ICW只能应用在B类断路器中，也就是具备短路短时延时性断路器;（4）短路分断能力的相关主要参数。关于短路分段能力又可以具体划分为极限分段能力ICU和运行短路分段能力ICS，但是截止到目前，对于短路分段能力是指哪一种，还没有权威的定论，大多数电气工程师倾向于短路分断能力ICS，最主要的原因是其保险系数较大，具有相当高的可靠性。

410kV配电房高低压开关的保护配合

4.1配电房高压开关柜与变电站出线开关柜的保护配合

通过当前我国在變电站出现开关选择以及保护装置现状来看，由于配电线路较短而且配电单元复杂，在继电保护的配合中不能依靠电流整定来实现，而且在电力系统变电站中还不允许通过延长时间来实现保护配合。在变电站出线开关运行中，全分段时间基本都在100ms左右，包括开关分断50ms左右时间，继电保护还需要40ms左右的响应时间，但是在实际变电站出线开关跳闸时间的设定中，往往设置为0s。采用架空线以及和电缆混合的线路中，往往在变电站内设置重合闸开关。在全电缆线路中由于瞬时性故障较少，因此往往不采用重合闸。在配电网中主干线中有电缆混合线路、架空线路多种类型，而且在线路中接有多个断路器柜的配电房，一旦配电房变压器出现堵路故障会直接导致跳闸，包括配电房变压器保护开关柜进行以及开关柜等。

4.2低压总开关与高压断路器柜的保护配合

高压断路器柜在进行电流速断保护的整定时，为了避免变压器二次侧短路发生，需要对一次侧的三相最大短路电流进行整定。因此，在对一次侧的三相最大短路电流计算过程中，选用可靠性系数为1.3，并与变压器低压侧短路时三相最大短路电流折算到高压侧的电流值相乘。如果变压设备的低压一侧出现了短路问题，当高压侧速断保护为定时设定，这时开关设备不会产生行动，所选用的低压侧开关设备，需要具有智能的短路延迟功能来完成对相关保护的协助动作;如果高压短路设备具有反时间限制，则需要对整定数据进行调整，此时需要选用带充足短路延时功能的低压开关设备完成对相关保护的协助动作。

4.3低压开关类别的选择原则

分支线配电开关均选择A类断路器;当变压器高压侧开关为断路器柜时，低压总开关宜选择带短路短延时的断路器（B类断路器），以实现高低压断路器之间的全额保护配合;当变压器高压侧开关为负荷开关-熔断器组合柜时，经计算，若低压柜母排短路故障，其短路电流折算至高压侧，对照熔丝反时限特性曲线，如果熔丝熔断时间高出100ms的两倍以上，低压总开关应选择带短路短延时的B类断路器，实现全额保护配合。如果高压熔丝与低压总开关、分支开关之间难以实现很好的全额保护配合，故提出以下看法：若低压出线均为大截面电缆出线，其电抗值较小，经计算，在出线的任何一点发生三相短路，其短路电流值均大于变压器低压侧额定电流的10倍。那么，低压总开关宜选择带短路短延时功能的B类断路器。这种保护配合方式可满足低压总开关与低压出线开关在时间上的配合，其不足之处是当低压母排或低压出线出口处发生三相短路故障时，有可能出现高压侧熔丝熔断的现象。若低压出线均为架空出线，其电抗值较大，经计算，在出线近处（可定为40～50m）之外发生三相短路故障，其短路电流值小于变压器低压侧额定电流的10倍。那么，低压总开关宜选择不带短路短延时功能的A类断路器。这样可以避免当低压母排或分支线出口发生三相短路故障而导致高压侧熔丝熔断的现象，其不足之处是当低压出线出口处发生三相短路故障时，可能导致低压总开关跳闸。

结束语

在电力系统中，10kV配电房是电力系统的一个核心环节。配电房中高低压开关对配电系统的安全性能具有很大的影响。而且高低压开关的选型涉及很广的知识，我们应当参照高低压开关的性能、特征、参数，并结合电网的实际运行需要，来选择高低压开关。在规范管理的情况下，实现高低压开关的配合，才能维护电力系统的稳定性，为我国电力事业的发展提供助力。

参考文献

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