10kV架空线就地型馈线自动化开关的应用研究

陈伟森

摘 要：馈线自动化功能在整个配网系统中发挥着关键而重要的作用，它能够加强对故障问题的定位、分析、判断与监测，从而达到隔离故障，维护配电系统正常运行的目的。本文分析了10kV架空线就地型馈线自动化开关的布点规则、分配数量，并分析了两种自动化开关的具体工作原理与应用。

关键词：10kV架空线；就地型；馈线自动化开关；布点；数量；应用

中图分类号：TM726 文献标识码：A

随着整个社会电力需求量的增大，供电范围也在不断扩大，对应的配电自动化覆盖率也在不断上升，这样无疑加大了投资成本，要想有效控制投资成本，就必须加强配网设备的自动化管理，控制投资成本，创造更大的效益和价值。馈线自动化在整个配网自动化系统中处于基础地位，发挥着关键的自动化功能，从而确保配网能够安全、高效运转。

1 10kV就地型自动化开关的科学布点

应该根据电力线路的长短、负荷大小以及服务的用户范围等因素来决定电压—时间型自动化开关的定位与布局，应该根据三分段一联络的具体规定，在主体线路上装配两台自动化分段开关，根据线路长短，如果过长则可以视情况增设一台分段开关，当电力分支线路经过范围较广时，设备容易风化，为了确保安全供电，则应该安装自动化负荷开关或断路器。

电压—电流型自动化开关的定位布局，同样需要照顾到负荷、线路长度等因素，一般来说，主体线路也要安装分段负荷开关，大概为2-3个，这样就能将主体线路划分成3-4个区段，一些电力线路的长度很长、范围很广，特别是主线或者分支线路开关分段在5段以上时，则需安装一个主线分段断路器，而且科学的定位是安装于1/3线路，从而控制停电的规模和范围。这是因为变电站开关首次重合闸后，如果故障信息没能被检测出来，开关会闭锁分闸，那就意味着当变电站开关再次重合闸时，电压—电流型自动化开关还在闭合状态。如果电力线路的长度越长，故障的定位范围就越大，如果出现在线路末端，就很容易造成变电站开关误动问题，从而对其他线路的正常运行带来不利影响。

2 10kV就地型馈线自动化开关的数量标准

要想使馈线自动化开关得到有效应用，其功能得到有效发挥，就必须先对起初的开关实施自动化改造发展，一些新线路也要安装自动化开关，这样才能最大程度地实现自动化开关控制，从而减少故障影响范围，确保供电安全持续。

通过对10kV线路故障位置的实践调查得出：配网主线路故障发生率为42%，支路故障发生率则高达58%，一级支路故障率达到23%，二级故障率则达到34%。在自动化开关装配数量方面，经过研究得出：随着其数量的上升，对应的成本会上升，因此，经济效益也会随之下降。所以，要想获得可观的经济效益，就要有重点、有针对性地实施自动开关改造，从10kV架空馈线主干线分段与联络开关作为切入点，进行自动化开关改造，不仅有效控制了成本，同时，也收到了良好的经济效益，为了获得更加可观的经济效益，应该积极控制支路自动化开关的台数，一般来说，<3台为最佳。

3 10kV就地型自动化开关的应用分析

3.1 电压—时间型自动化开关

这一类型开关系统的实际图如图1所示。

观察图1可以看到，cb为馈线出线断路器，能够发挥时限保护、二次重合闸等多方面的作用，fsw1、fsw2都为分段负荷开关，设置在主干线上，zsw1开关则位于支线路上，lsw 则为联络开关。

此开关具体的运行原理为：

第一，K1出现严重故障问题时，cb继电保护分闸，由于失去了电压的供应，fsw1、fsw2、zsw1则会分闸，lsw一端也失去了电压，大概5秒钟以后，首次重合闸，开关fsw1获电，3秒时间内失去电压，关闭合闸。

lsw一端断电45秒，过一会儿合闸，由于fsw1关闭合闸，这样就有效隔断了发生故障问题K1段，其他线路不会受到影响，依旧工作运转。

第二，K2出现严重故障问题时，cb分闸，同样，由于没有电压的供应，fsw1、fsw2、zsw1也会分闸，lsw一端也失去了电压，大概过5秒钟，cb首次重合闸，过7秒钟，fsw1合闸。由于K2属于长期性的故障问题，CB分闸，将fsw1合闸3秒，该处开关也失去了电压，闭锁合闸；fsw2获电，3秒内丧失了电压，闭锁合闸，过5秒，cb再次合闸。lsw一端断电45秒，延时合闸，从而fsw1、fsw2不能够合闸，这样K2段就处于隔断状态，其他非故障线路能够如常运行。

第三，K3出现严重故障问题时，cb分闸，fsw1、fsw2、zsw1也对应分闸，lsw一端也失去了电压，过5秒，cb首次重合闸，过7秒，fsw1、fsw2延时合闸，由于K3出现了严重的故障问题，fsw2合闸以后，3秒丧失电压，闭锁合闸；lsw获得电压，3秒之内丧失了电压，闭锁合闸，过5秒再次合闸。fsw1、zsw1延长了合闸时间，fsw2、lsw闭锁合闸。这样故障区K3就处于隔断状态，其他区域依然能够正常运行。

3.2 电压—电流型自动化开关

这一类型开关的实际工作过程图如图2所示。

从上面的开关线路图中能够看到，同样，cb依然为馈线出线断路器，能够发挥带时限保护的作用，也具备二次重合闸的性能。FSW1与FSW2的功能同上，其中FB与ZB1分别为分段断路器与分界断路器，后者处于分支电线上，LSW同样属于联络开关。

这一系统的运转原理：

第一，当K1，K2点都出现较为严重的故障问题时，这一开关的工作原理与工作过程类似于其他开关，然而，其不同点在于其故障隔离时间相对较短。

第二，K2出现严重的长期故障问题时，FB分闸，FSW2由于失去了电压也同样分闸，LSW的一段也同样失去电压，5秒钟过后，FB首次重合闸，7秒过后，则FSW2延长合闸时间，FB分闸。过3秒钟就能够检查出故障性电流，从而闭锁合闸。

LSW获得电压，在3秒钟失去电压，合闸，五秒钟后，FB二次合闸。FSW2与LSW则不能合闸，发生故障问题的F3则被隔断开来，其他线路则依然能够正常运行，不会出现供电中断现象。

第三，K4出现严重的故障问题，ZB1分闸，过5秒钟ZB1一次重合闸，再次重合闸，故障区K4段则被有效隔离开来，这样就确保了供电系统的正常运转。

4 自动化开关存在的问题以及解决对策

4.1 自动化开关方案应用中出现的问题

第一，电压—时间型自动化开关。这一类型开关的分合闸判断一般是通过测试开关两端的电压情况，如果开关PT出现问题时，例如：其熔丝断开，则开关则会因为单侧失去电压而发生误动作。联络开关转供容易导致侧环网线路变电站侧开关动作跳闸，带来更大面积的事故隐患。

第二，10kV母线丧失电压问题。这一问题主要是由主网线路、10kV母线故障所导致的。10kV母线上面的馈线开关尚未分闸时，开启馈线自动化转供电功能，造成朝着10kV母线反送电的问题，导致一回10kV线路区域承受一切载荷的问题，使得这一线路部位的热稳定超越规定范围，甚至导致更多的10kV电源电压朝着这一母线反送电的问题，导致更多的电源不合理并联的问题，这样会导致更严重的事故问题。

4.2 自动化开关问题的解决对策

为了有效解除自动化开关运用中的一些问题，就要注意把握好以下几方面：

第一，为了减少PT故障，就要科学选择正规制造商的生产的互感器，并加强接地设计与防雷设计，加强对二次回路绝缘能力的检测，为了确保自动化开关逻辑判断能力，可以尽量选择电压-电流型自动化负荷开关。

第二，为了避免10kV母线故障引起失电压问题，应该在变电站出口1号塔或杆上安装一台电压—时间型负荷开关，还要在开关电源测安装一台电压互感器，电源测有电压时就会延时合闸，失压时会延时分闸，从而有效减少向变电站母线返送电。

结语

10kV架空线就地型馈线自动化开关在整个架空线路中发挥着关键而重要的作用，能够被用在城区架空线路，有效控制故障问题发生的概率，从而确保供电的安全、稳定，提高供电质量。

参考文献

[1]东莞供电局配网自动化技术实施方案[Z].东莞供电局，2011.

[2]户外交流高压真空断路器使用说明书[Z].许继电气配网事业部珠海许继电气有限公司.

[3]广东电网公司配网自动化建设工作要求[Z].广东电网公司，2012.