10kV配电房高低压开关的选择与保护配合

韩英定

（海南英冠电力设计有限公司，海南海口，570100）

1　10kV配电房高低压开关

1.1　高压开关

高压开关主要针对3kV以上电路，主要有断路器、负荷开关以及负荷开关—熔断器组合电器等多种形式。

1.1.1断路器

断路器主要针对短路电流进行开断，由于绝缘介质的不同，经常分为SF6断路器和真空断路器两大类。在断路器中均采用了弹簧操动机构，而且我国也开始在断路器中进行创新与发展，永磁式操动机构被提出，并引入智能化理念，实现自动控制以及二段、三段式保护。在系统正常运行的时候可以通过断路器来进行负荷电流的开断，而且当系统出现故障以及过负荷的时候，继电保护装置作用下断路器能够对故障电流进行切断，降低风险，防止事故发生。

1.1.2负荷开关

负荷开关主要针对工作电流进行开断，目前比较常见的负荷开关有真空负荷开关以及SF6三工位符合开关。符合开关的可靠性较高，因此在维护方面效果较好，不需要维修，而且成本低廉被用户们欢迎。

1.1.3负荷开关—熔断器组合电器

负荷开关主要针对电路系统进行开断，同时还关注转移电流，进行开断。熔断器主要针对较大电流，包括短路电流以及过载电流，当这些电流实时值超过熔断器限定值的时候，熔断器撞针自动动作，使得负荷开关三相断开，起到保护电路的作用。负荷开关—熔断器组合电器在目前配电系统中是比较常用的高压开关，能够保证配电系统的正常运行，还能有效防止故障发生。

1.2　低压开关

配电系统中低压开关又被称作低压断路器。断路器有A和B两种类型。A类断路器主要应用于过载长延时短路瞬动保护；而B类断路器不仅仅能够过载长延时短路瞬动保护，而且还有短路短延时保护特性。低压断路器具有手动开关作用，而且还能够自动进行电路保护。主要应用于配电系统中的电能分配，实现对电动机以及电源线路的保护，当这些电路发生过载、欠压以及短路等故障的时候，断路器作用下能够自动切断电路，实际功能相对于熔断器开关和过欠热继电器的组合。

2　主要参数选择

2.1　高压开关主要参数选择

表1　高压开关主要参数表

2.2　低压开关主要参数选择

表2　低压开关主要参数表

3　开关类别选择

3.1　高压开关类别选择

（1）对于线路中设备变压器容量在800kVA以下，并且线路中干式变压器容量要求在1250kVA以下，在配电房进出线高压开关的选择中需要将负荷开关柜作为首选，对于变压器保护而言可以采用负荷开关—熔断器组合柜的高压开关。当配电房变压器出现问题以及故障的时候，比如短路的情形负荷开关—熔断器组合电器会直接发生隔离故障点进行熔丝熔断，变电站的不会发生跳闸而停止运行。（2）对于线路中设备变压器在800kVA以上且干式变压器容量在1250kVA以上的情况，考虑选择断路器开关柜进行高压开关控制。在电缆线路中有多个配电房的时候可以考虑以断路器柜形式进行开关，建议调整出线柜速断保护，采用短路短延时保护，且延时为0.2-0.3s。

3.2　低压开关类别选择

（1）对于分支线配电开关尔雅，一般将A类断路器作为第一选择。（2）一般变压器高压侧采用断路器柜作为高压开关的时候，在低压端宜选用B类断路器来作为低压总开关，两者配合能够实现全额保护。（3）当在高压端选用符合开关—熔断器组合柜作为高压开关的时候，需要对熔丝熔断时间进行分析，当熔丝熔断时间高于200ms的时候宜采用B类断路器，通过短路短延时保护最终实现全额保护配合。当低压出现均采用架空出线的方式的时候，往往低压线路中的电抗值较大，在出线处存在二相短路故障的风险，短路电流值和变压器低压侧额定相比极小，因此建议在低压开关选择中采用A类断路器，不用考虑短路短延时问题。通过这样的开关选择能有效避免二相故障问题，也不会出现高压侧熔丝熔断问题，但是这种开关选择往往还存在一定问题，比如二相短路故障会直接导致低压总开关跳闸。

4　10kV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

通过当前我国在变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。在这种情形下变电站中的出现开关会重合，对于非故障段的供电回复正常。如果供电主干线中采用全电缆线路，一旦发生故障会由于没有重合闸而导致全线停电。如果将负荷开关柜作为配电房开关柜，负荷开关—熔断器组合柜作为变压器保护柜，面对线路内部故障问题，熔断器可以直接切断短路故障，具有优良特性，而且将负荷开关—熔断器组合柜和变压器出现开关配合，保证变电站以及配网正常运行。

4.2　低压总开关与高压断路器柜的保护配合

高压断路器柜电流速断保护整定原则按照下式进行：

其中可靠性系数Krel的值为1.3，由于高压端速断保护采用定时限，因此当变压器的低压侧发生短路等故障的时候不会出现开关动作。因此，为最大限度的实现保护配合，可以在低压侧总开关选用中，选择智能式带短路短延时开关。如果高压断路器柜采用反时限保护方式，通过这一断路器选择可以进行保护整定值的调节，因此往往在低压侧选择智能式带短路短延时开关时限保护配合。

4.3　低压总开关与高压负荷开关一熔断器组合电器的保护配合

在高压负荷开关—熔断器组合电器中熔丝是与变压器相互配套使用的，由于安装地点和安装环境的差异而大致反时限熔断有所不同。低压总开关一般设有短路短延时，而且短延时时间在0.1s以上，如果一旦低压出口和低压支线发生三相短路故障极容易导致高压侧熔丝直接熔断，而低压总开关并没有动作的情况。

5　结论

对于配电系统而言，配电房中高低压开关的选择需要综合考虑各种因素，不仅仅需要对开关本身功能进行分析，还需要对各项电气参数进行综合考虑，结合配电网的发展情况以及实际运行情况进行选择，将各级开关进行配合使用，保证配电系统运行的科学性和可靠性。