重合器加跌落式分段器模式
重合器加跌落式分段器模式
發(fā)布日期：2015/7/14 16:16:12 瀏覽次數(shù)：8221次
摘要：該文簡要論述了重合器、分段器。為當(dāng)今農(nóng)村電網(wǎng)配電饋線自動(dòng)化的基本模式，并就重合器、分段器對(duì)故障的判斷和隔離過程和運(yùn)行中的應(yīng)注意事項(xiàng)做了介紹。
關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；饋線；自動(dòng)化；重合器；跌落式分段器
中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào):1003-0867(2006)02-0012-03
1 配網(wǎng)饋線自動(dòng)化模式的選擇
在農(nóng)村配電系統(tǒng)中，以架空配電線路為主，配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)少部分主網(wǎng)架是環(huán)形接線開環(huán)運(yùn)行，大多數(shù)配電線路是幅射狀供電模式。農(nóng)村配電網(wǎng)電力負(fù)荷分散，負(fù)荷密度小，配電線路較長，還有很長的分支線路。針對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的特點(diǎn)，選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化模式十分重要。
配網(wǎng)饋線自動(dòng)化的主要任務(wù)是在最短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)故障的定位、隔離和恢復(fù)供電。 主要有三種模式：
·用裝設(shè)在線路上的故障指示器，由人員查找故障點(diǎn)，利用柱上開關(guān)人工隔離故障區(qū)段，恢復(fù)正常區(qū)段的供電。該方式的停電時(shí)間長，恢復(fù)供電慢。
·利用智能化開關(guān)設(shè)備（如重合器、分段器等），通過它們之間的相互配合，實(shí)現(xiàn)故障的就地自動(dòng)隔離和恢復(fù)供電。該方式的自動(dòng)化水平較高，無需通信就可實(shí)現(xiàn)控制功能，成本較低。缺點(diǎn)是開關(guān)設(shè)備需要增加電子控制器，記錄開關(guān)合、分動(dòng)作的次數(shù)，才能完成故障的隔離和恢復(fù)供電。
·將開關(guān)設(shè)備和饋線終端單元（FTU）集成為具有數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制功能的智能型裝置，并與計(jì)算機(jī)控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，由控制中心的軟件分析處理故障，并以遙控方式集中控制。該方式可一次性完成故障的定位、隔離和恢復(fù)供電。其缺點(diǎn)是要依賴于通信，系統(tǒng)復(fù)雜，投資大。
配網(wǎng)饋線自動(dòng)化的目的是提高供電可靠性，結(jié)合農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)狀況落后、人員素質(zhì)偏低、地理環(huán)境復(fù)雜，選第二種模式比較符合農(nóng)村地區(qū)實(shí)際情況。
2 重合器和分段器的選擇
采用線路自動(dòng)分段器與變電所10 kV出線具有自動(dòng)重合功能的斷路器和裝在10 kV線路上的重合器，配合使用在線路某區(qū)段發(fā)生短路故障時(shí)，能自動(dòng)檢出故障，并將故障切除，恢復(fù)非故障段供電。
2.1 重合器選擇
重合器目前世界上有很多種，型號(hào)較多，大部分價(jià)格比較昂貴。國產(chǎn)的價(jià)格較低，比較合適。
我國從1986年開始引進(jìn)美國COOPER公司生產(chǎn)的重合器，它采用真空滅弧，油絕緣，電子控制。國產(chǎn)的重合器從1992年開始在農(nóng)村一些城郊變電所投入運(yùn)行，積累了一定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，它安裝整定方便、配合靈活，無需維護(hù)，使用壽命長，便于擴(kuò)展，價(jià)格較低，對(duì)運(yùn)行人員素質(zhì)要求不高，經(jīng)過簡單培訓(xùn)即可進(jìn)行操作。
2.2 分段器的組成
具有三遙功能（遙控、遙測(cè)、遙信）的分段器。在配電網(wǎng)自動(dòng)化中起著重要作用，它主要完成自動(dòng)分段的職能。
我們以FDK型單相跌落式分段器為例，它外型如同跌落式熔斷器，結(jié)構(gòu)簡單，智能記憶判斷，價(jià)格低廉，安裝操作方便。跌落式分段器主要由三部分組成：
·導(dǎo)電部分：包括上、下動(dòng)觸頭，上、下靜觸頭。上、下靜觸頭采用多片刷式結(jié)構(gòu)，中間導(dǎo)桿額定電流有315、200、100 A三種。
·檢測(cè)部分：它有套在導(dǎo)電管外面上部的傳感器，以及安裝在導(dǎo)電管內(nèi)部的電子控制器。
·永磁機(jī)構(gòu)脫扣器：推動(dòng)分段器完成分閘操作，當(dāng)分段器中電流超過整定值，變電所內(nèi)斷路器或裝在線路上的重合器，開斷故障電流，線路失壓后分段器導(dǎo)管內(nèi)的電子控制器，發(fā)出命令，永磁機(jī)構(gòu)脫扣器推動(dòng)分段器分閘（它利用永磁性材料特性，改變永磁脫扣器力的方向）。分段器每次完成分?jǐn)嗪?，脫扣器無需更換任何元件，分段器脫扣后經(jīng)人力儲(chǔ)能，人為操作，恢復(fù)送電狀態(tài)。
3 故障判斷與隔離過程
自動(dòng)分段器分閘動(dòng)作條件：
·在上級(jí)開關(guān)斷開故障電流后，線路已失壓，線路電流小于300 mA時(shí)；
·故障電流超過分段器啟動(dòng)電流，記錄過流次數(shù)達(dá)到整定的計(jì)數(shù)。
在滿足上述條件下，自動(dòng)分段器才能自動(dòng)分閘。
自動(dòng)分段器級(jí)數(shù)的確定：分段器分段的級(jí)數(shù)或整定的過流計(jì)數(shù)，必須與上級(jí)重合器重合閘次數(shù)相匹配。例如重合器選用三次重合閘，即自動(dòng)分段器，最多整定計(jì)數(shù)是3次。
現(xiàn)以某變電站配電網(wǎng)自動(dòng)化方案（見圖1）為例簡述該模式動(dòng)作過程：
·變電站配電線出口斷路器CB選用三相一次重合閘，過電流整定為75 A，動(dòng)作時(shí)限500 ms，電流速斷整定值為600 A，動(dòng)作時(shí)間為0 s。
·重合器C1、C2整定三快一慢，故障動(dòng)作電流選定100 A。分段器F1～F8過流計(jì)數(shù)整定為二次，分段器F9～F10整定為三次計(jì)數(shù)，啟動(dòng)電流為130 A。
·重合器C1、C2，分段器F1～F10將配電線路分成若干區(qū)段，重合器、分段器布置詳見圖1。
·線路正常運(yùn)行時(shí)，分段器F1～F10，重合器C1、C2、配電線出口斷路器在合閘狀態(tài)。
幾種典型故障動(dòng)作過程如下。
若K1支線短路，最小兩相短路電流為263 A，該故障電流，流經(jīng)分段器F6 、F10、重合器C2和變電站配電線出口斷路器CB。由于配電線出口斷路器CB電流速斷整定值600 A，保護(hù)裝置不啟動(dòng)，而CB斷路器過電流裝置、重合器C2、分?jǐn)嗥鱂6 、F10啟動(dòng)電流小于故障電流，這些保護(hù)元件啟動(dòng)。在故障電流為263 A時(shí)，CB出口斷路器動(dòng)作時(shí)間為500 ms，重合器C2動(dòng)作時(shí)間為100 ms，故重合器C2分閘。因故障電流持續(xù)100 ms大于跌落式分段器信號(hào)采集時(shí)間為40 ms，在重合器分閘，線路失壓后，分段器F6 、F10完成第一次記憶，并將該記憶保持15 s，分段器F6 整定為兩次計(jì)數(shù)，沒達(dá)到整定次數(shù)，仍在合閘狀態(tài)，若K1為瞬時(shí)故障，經(jīng)過2 s后，重合器C2重合，恢復(fù)送電。若K1為永久性故障，重合器C2將再次分閘，線路失壓后，F(xiàn)6自動(dòng)分段器已記錄兩次過流，滿足自動(dòng)分閘條件，經(jīng)180 ms分閘，切除故障點(diǎn)，經(jīng) 2 s后重合器C2重合，恢復(fù)故障區(qū)供電。
分段器F6 、F10區(qū)間K2短路，最大兩相短路電流473 A，該故障電流流經(jīng)分段器F10、重合器C2和變電站配電線路出口斷路器CB。除出口斷路器電流速整定為600 A，保護(hù)裝置不能啟動(dòng)外，過電流裝置、重合器C2、分段器F10，啟動(dòng)電流小于故障電流，保護(hù)元件啟動(dòng)，在故障電流473 A時(shí)，重合器動(dòng)作時(shí)間為65 ms，小于出口斷路器CB時(shí)限500 ms，重合器C2分閘，線路失壓，分段器F10記錄過流一次，若瞬時(shí)故障。重合器C2、經(jīng)過2 s重合，（分段器F10整定3次計(jì)數(shù)）恢復(fù)送電。若永久性故障重合器C2再次分閘，線路失壓，分段器F10記錄兩次故障電流，經(jīng)2 s后重合器重合。經(jīng)過65 ms后重合器再次分閘，分段器完成三次記憶，并在重合器C2分閘，線路失壓后，經(jīng)過180 ms，F(xiàn)10自動(dòng)分段器自動(dòng)分閘，隔離故障點(diǎn)，經(jīng)2 s后重合器C2重合，恢復(fù)非故障區(qū)供電。
重合器C2至分段器F10、F9、區(qū)間K3點(diǎn)短路，最大兩相短路電流570 A，最小兩相短路電流473 A，在473 A短路電流啟動(dòng)下，重合器C2，快速動(dòng)作時(shí)間65 ms，慢速動(dòng)作時(shí)間280 ms，均小于變電站出口斷路器動(dòng)作時(shí)限500 ms，重合器C2經(jīng)過三次快速動(dòng)作，一次慢速動(dòng)作后閉鎖，隔離故障區(qū)保證非故障區(qū)供電。
變電站出口斷路器CB與重合器C1、C2區(qū)間K4短路，最大兩相短路電流1748 A，最小兩相短路電流570 A。變電站出口斷路器CB電流速斷或過電流裝置啟動(dòng)，CB斷路器分閘。若瞬時(shí)故障，2 s后斷路器重合，恢復(fù)供電。若永久性故障，斷路器CB再次分閘，故障線路全線停電。
4 工程實(shí)施中注意事項(xiàng)
投運(yùn)KFE重合器注意事項(xiàng)：
·重合器在投運(yùn)前，應(yīng)按設(shè)計(jì)將其接線連接好。注意：電源線必須接到重合器的電源（SOURCE）側(cè)，負(fù)載側(cè)接到（LOAD）側(cè)的套管接線端子上。
·將其接地分閘閉鎖開關(guān)拉下，操作接地分閘閉鎖開關(guān)時(shí)，輕輕拉動(dòng)即可，不得用力過猛。
·防雨罩下的黃色手動(dòng)操作柄置于分閘位置，恢復(fù)重合器電源。
·重合器電源側(cè)帶電后移動(dòng)防雨罩下的黃色手動(dòng)操作柄置合閘位置，KFE重合器應(yīng)立即合閘。
·帶電重合器的手動(dòng)動(dòng)作：當(dāng)手動(dòng)操作帶電的重合器，可用一個(gè)絕緣操作桿鉤住重合器防雨罩下的黃色手動(dòng)操作柄將其拉下，分閘機(jī)構(gòu)打開主觸頭，重合器跳閘。將其黃色手動(dòng)操作柄推上，合閘線圈通電，合上主觸頭，KFE重合器合閘。推、拉黃色手動(dòng)操作柄時(shí)，應(yīng)輕推、輕拉，避免用力過猛，損壞零部件。
·一次分閘閉鎖操作：當(dāng)把非重合手柄拉到非重合位置時(shí)，如果此時(shí)有故障電流發(fā)生，重合器自動(dòng)分閘并閉鎖。不再按照重合器預(yù)先設(shè)計(jì)的正常操作順序進(jìn)行操作，非重合手柄不影響手動(dòng)操作，而重合器的手動(dòng)操作也與非重合手柄的位置無關(guān)。
·運(yùn)行時(shí)重合器的操作：當(dāng)重合器合閘并投入運(yùn)行后，一旦線路上產(chǎn)生過電流，重合器自動(dòng)動(dòng)作，一旦分閘閉鎖必須手動(dòng)用黃色手動(dòng)操作柄上重合器。
投運(yùn)分段器注意事項(xiàng)：
·跌落式分段器開斷負(fù)荷電流能力差，因此，嚴(yán)禁在負(fù)荷情況下拉斷跌落式分段器。
·關(guān)合跌落式分段器時(shí)，要準(zhǔn)確、迅速、用力適當(dāng)。
·嚴(yán)禁用跌落式分段器驗(yàn)電。
·跌落式分段器是在無電流情況下分閘，無需考慮觸頭燒損問題。
·跌落式分段器電子控制器是電子元件構(gòu)成的，運(yùn)行中隨年限的增加有不同程度的老化，影響正常運(yùn)行，運(yùn)行7～8年后，要對(duì)電子控制器進(jìn)行試驗(yàn)。
5 結(jié)論
這種重合器加分段器饋線自動(dòng)化模式已經(jīng)在農(nóng)村配電網(wǎng)中實(shí)際投入使用，運(yùn)行效果令人滿意。而且有現(xiàn)場實(shí)際正確動(dòng)作記錄，例如在2003年4月12日的某變電站饋線分支12號(hào)桿K0發(fā)生事故時(shí)，C2重合器動(dòng)作，F(xiàn)8 自動(dòng)跌落，故障段切除，經(jīng)2 s后重合器重合，恢復(fù)其它線路正常運(yùn)行。
經(jīng)工程實(shí)踐證明該模式簡單、經(jīng)濟(jì)、可操作性強(qiáng)、是農(nóng)村配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的一種實(shí)用模式，但只適合放射狀農(nóng)村10 kV配電網(wǎng)。