1. 10 kV看門狗分界斷路器饋電架空線路的特點(diǎn)
對于遠(yuǎn)近郊區(qū)供電公司來說，在所轄主網(wǎng)主系統(tǒng)中10 kV饋電出線的安全供電十分重要。但是，10 kV饋電線路特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)多樣，事故多發(fā)，特別是在城近郊區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)地區(qū)還存在大量的架空輸電線路，這些架空輸電線路往往都是多分支線路，安全可靠性差，遇到刮風(fēng)下雨等惡劣天氣，接地和短路故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全可靠供電。
1.1 線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜事故查找困難
用戶專線只帶一兩條支線，有的線路是T接多條支線或多臺(tái)變壓器呈放射狀；有的線路短到幾十米，有的線路長達(dá)幾十千米；有的架空線路穿山越嶺維護(hù)困難，有的配電變壓器老化嚴(yán)重；有的全線架空，有的是電纜架空混合線路；有些架空線路臨時(shí)帶有電纜用戶、帶有臨時(shí)箱變。架空線路一旦發(fā)生故障查找困難，特別是當(dāng)線路發(fā)生單相接地時(shí)，由于故障點(diǎn)難以確定，往往延誤了事故處理，造成故障擴(kuò)大，進(jìn)一步發(fā)展為相間短路，或者損壞電氣設(shè)備。
1.2 線路保護(hù)配置相對簡單
變電站10 kV架空線路保護(hù)一般只配置過流、速斷、重合閘保護(hù)，在小電阻接地系統(tǒng)中再配置兩段零序保護(hù)。因此，為保證繼電保護(hù)的選擇性和靈敏性，就必須使整條線路都處在保護(hù)范圍之內(nèi)，要求線路末端故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)有足夠的靈敏度。這樣，就會(huì)由于一處故障造成全線停電，并且線路上下級保護(hù)呈階梯性相互配合，在線路末端已經(jīng)沒有保護(hù)級差時(shí)間，只能失去選擇性故障掉閘而致使全線掉閘。
1.3 不同的10 kV接地方式
對于消弧線圈接地系統(tǒng)，10 kV配電線路發(fā)生線路單相接地故障時(shí)不掉閘，只發(fā)接地信號。對于小電阻接地系統(tǒng)，10 kV配電線路配置零序保護(hù)，單相接地故障時(shí)掉閘。
1.4 10 kV饋線架空線路故障率高、可靠性差,10 kV饋線的故障率高，可靠性差。隨著用戶對安全供電的可靠性要求越來越高, 安裝帶有微機(jī)保護(hù)測控，以及通訊模塊融為一體的用戶分界開關(guān),成為解決配電網(wǎng)上述問題的有效方法之一。
2. 分界斷路器的性能和主要作用
2.1 性能及結(jié)構(gòu)
一般分界斷路器由開關(guān)本體及測控單元兩大部分構(gòu)成見，結(jié)構(gòu)示意圖1。
圖1 分界斷路器控制器示意圖
我公司的分界斷路器其主要功能：運(yùn)行中自動(dòng)斷開用戶側(cè)相間短路故障、自動(dòng)切除用戶側(cè)接地故障，并可用于操作斷開故障電流.
分界斷路器帶有一套外置電壓互感器、一套內(nèi)置電流互感器；有CPU內(nèi)部處理器和通訊模塊；故障跳閘時(shí)帶有電壓判斷和故障記憶；具備跳閘閉鎖功能。
分界斷路器適用于10 kV中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)的10 kV架空配電線路與用戶（含臨時(shí)用戶）的分界。
2.2 主要作用
2.2.1 自動(dòng)切除單相接地故障
當(dāng)用戶支線發(fā)生單相接地故障時(shí)，分界開關(guān)自動(dòng)分閘，甩掉故障支線，保證變電站及饋線上的其它分支用戶安全運(yùn)行。
2.2.2 自動(dòng)斷開相間短路故障
當(dāng)用戶支線發(fā)生相間短路故障時(shí)，分界斷路器立即分閘甩掉故障線路。故障線路被隔離，使饋線上的其它分支用戶迅速恢復(fù)供電。
2.2.3 快速定位故障點(diǎn)
用戶支線故障造成分界開關(guān)動(dòng)作后，僅責(zé)任用戶停電，并可主動(dòng)上報(bào)故障信息，使電力公司能迅速明確事故點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場處理，使故障線路盡早恢復(fù)供電。
2.2.4 監(jiān)控用戶負(fù)荷
分界斷路器可將檢測數(shù)據(jù)傳送電力管理中心，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)方負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2.3 分界斷路器的故障處理方式
分界斷路器的故障處理方式見表2。
表2 分界斷路器的故障處理方式
系統(tǒng)接地方式 故障點(diǎn)保護(hù)處理
單相接地故障 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)用戶界內(nèi) 判定為永久接地后立即跳閘
中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地用戶界內(nèi)
中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地用戶界內(nèi) 先于變電站保護(hù)動(dòng)作跳閘
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)用戶界外 不動(dòng)作
中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地用戶界外
中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地用戶界外
相間短路故障處理 用戶界內(nèi)故障 分界斷路器分閘
用戶界外故障 不動(dòng)作
3 分界斷路器的定值與變電站出線保護(hù)定值配合問題
3.1 對于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)
相間短路動(dòng)作電流定值：動(dòng)作時(shí)限應(yīng)與變電站出線保護(hù)重合閘動(dòng)作時(shí)間相配合，用戶側(cè)產(chǎn)生瞬時(shí)故障保護(hù)后的自動(dòng)、快速斷開重合恢復(fù)供電。由于北京地區(qū)10 kV饋線保護(hù)重合閘一般整定為1 s，可選擇0.3～0.5 s。
單相接地動(dòng)作電流定值：零序電流動(dòng)作定值，根據(jù)架空線路截面和長度確定，應(yīng)考慮躲過線路對地電容電流。由于在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障，變電站出線保護(hù)不跳閘，只發(fā)出接地信號，允許短時(shí)間接地運(yùn)行。為了便于判斷故障，此時(shí)分界斷路器的動(dòng)作時(shí)限，應(yīng)考慮躲過瞬間接地時(shí)限，并在變電站發(fā)出接地信號之后再動(dòng)作跳閘，可選擇6～8 s。
3.2 對于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)
相間短路動(dòng)作電流定值：同上。
單相接地動(dòng)作電流定值：中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系中，由于變電站10 kV架空出線一般配置兩段零序保護(hù)，一段120A、時(shí)限為0.2 s；二段20A、時(shí)限為1 s。因此，此時(shí)分界斷路器的零序電流動(dòng)作定值和動(dòng)作時(shí)限，應(yīng)與變電站零序保護(hù)相配合，選擇0 s。
4 分界斷路器在運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)注意的問題
應(yīng)定期檢查分界斷路器本體及控制器外觀是否完好；分界斷路器指示狀態(tài)是否正確，運(yùn)行狀態(tài)下是否儲(chǔ)能；瓷瓶有無裂紋、損傷；分界斷路器引線間距是否符合規(guī)程要求；各部位連接是否緊固、有無過熱現(xiàn)象；避雷器是否完好；接地裝置是否完好、有無銹蝕；控制器指示燈有無閃爍告警。
檢查分界斷路器是否輪換或接地電阻搖測是否超期，安裝有分界斷路器的用戶內(nèi)部設(shè)備相間有無故障，變電站饋線斷路器跳閘重合成功后，應(yīng)及時(shí)組織查找線路故障點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)分界斷路器分閘時(shí)，應(yīng)及時(shí)向用電管理部門通報(bào)（分界斷路器動(dòng)作后，控制器的故障指示燈持續(xù)閃爍48 h）。
應(yīng)定期安排對分界斷路器清掃檢查，檢查周期與線路登桿清掃檢查周期相同。原則上分界斷路器運(yùn)行超過10年應(yīng)安排輪換檢修。
5 安裝分界斷路器應(yīng)注意的問題
分界斷路器裝置只能裝于分支線路或末端線路上，不得串連使用，見圖2。
圖2 分界斷路器安裝示意圖
分界斷路器作為電力公司與用戶分界第一斷路器，其一般安裝在10 kV架空配電線路支線第一棵桿上，負(fù)荷側(cè)接用戶。
當(dāng)用戶進(jìn)戶線為架空線路，則分界斷路器的負(fù)荷側(cè)以懸式絕緣子懸掛架空絕緣線引入，用戶第一基電桿電源側(cè)絕緣線安裝掛接地線環(huán)，保留單極隔離開關(guān)。
當(dāng)用戶進(jìn)戶線為電纜線路，則從分界斷路器的負(fù)荷側(cè)以懸式絕緣子懸掛架空絕緣線引至用戶第一基電桿，直接聯(lián)接電纜。用戶第一基電桿電源側(cè)絕緣線安裝掛接地線環(huán)，不再安裝跌落式熔斷器，保留單極隔離開關(guān)。
分界斷路器本體安裝時(shí)，安裝前有關(guān)部門應(yīng)組織進(jìn)行絕緣電阻測定、工頻耐壓的檢測及試驗(yàn)；絕緣電阻測定標(biāo)準(zhǔn)：使用2500 V兆歐表搖測絕緣電阻，分界斷路器，相對地及斷口間≥1000 MΩ。工頻耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：分界斷路器，相對地及斷口間：42 kV 1min。分界斷路器分合閘操作面及指示面應(yīng)朝向外側(cè)。
分界斷路器控制器的安裝：控制器的對地安裝高度應(yīng)不小于2.5 m，將開關(guān)控制電纜（隨控制器附件）的控制器端插頭插入控制器面板插孔，另一端插入分界斷路器底座專用插孔，插頭應(yīng)旋緊。控制電纜纜身端頭處、轉(zhuǎn)彎處及直線段每隔1m應(yīng)采用2.5 mm2單股銅芯絕緣線固定，擰小辮5圈。纜身應(yīng)橫平豎直，不應(yīng)扭斜。
一、單項(xiàng)接地故障原理
1.1中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)線路正常時(shí)，變電站出線開關(guān)的分界斷路器均處于合閘狀態(tài)，一旦用戶界內(nèi)發(fā)生單相接地故障，分界斷路器內(nèi)置的零序互感器檢測到的零序電流接近于全網(wǎng)的零序電流，超過事先整定的參數(shù)，經(jīng)延時(shí)，判斷為界內(nèi)永久性單相接地故障，分界斷路器自動(dòng)分閘，將故障區(qū)隔離開。使用手機(jī)短信息通信的，還會(huì)上報(bào)事故信息。其它相鄰用戶和主線路的單相接地故障則屬于界外故障，該斷路器零序電流互感器檢測到的零序電流遠(yuǎn)小于整定值，斷路器不動(dòng)作。單相接地故障的和處理如圖10所示。 1.2中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)在中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)中，變電站雖有零序保護(hù)，但只要是該用戶界內(nèi)發(fā)生單相接地故障，該用戶的分界斷路器與變電站保護(hù)依靠動(dòng)作時(shí)限配合，分界斷路器先于變電站開關(guān)動(dòng)作，從而切斷了單相接地故障。保證其它用戶安全用電。 界內(nèi)，界外單相接地故障判定和處理，見圖10
2.1相間故障動(dòng)作原理 當(dāng)用戶界內(nèi)發(fā)生相間故障時(shí)，分界斷路器檢測到短路電流，當(dāng)短路電流超過過流定值時(shí)，經(jīng)過延時(shí)，確認(rèn)為永久性過電流故障后，斷路器分閘。假如短路電流超過速斷電流定值時(shí)，斷路器立即分閘。斷路器將故障區(qū)隔離后，使用手機(jī)短信息通信的，還會(huì)以短信方式上報(bào)事件。
二、保護(hù)處理方式控制器輸入信號共四個(gè)：A相電流、C相電流、零序電流、AB相間電壓�？刂破魍ㄟ^實(shí)時(shí)監(jiān)測上述輸入量，并與定值進(jìn)行比較來判斷線路故障得類型，從而進(jìn)行相應(yīng)的處理。下表為系統(tǒng)中性點(diǎn)不同的運(yùn)行方式保護(hù)處理結(jié)果。
1.1 單相故障處理
系統(tǒng)接地方式 故障點(diǎn)位置 保護(hù)處理方式
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)
中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 用戶界內(nèi) 跳閘
中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地 用戶界內(nèi) 先于變電站保護(hù)動(dòng)作跳
中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地
中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) 用戶界外 不動(dòng)作
1.2 相間短路故障處理
故障點(diǎn) 故障電流大小 保護(hù)處理方式
用戶界內(nèi) 大于速斷定值 分界開關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作電流和時(shí)限小于變電站開關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作電流和時(shí)限，分界開關(guān)先于變電站開關(guān)跳閘，變電站斷路器不動(dòng)作。
大于過流定值且小于速斷定值 分界開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作電流和時(shí)限小于變電站開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作電流和時(shí)限，分界開關(guān)先于變電站開關(guān)分閘，變電站斷路器不動(dòng)作。
用戶界外 分界開關(guān)沒故障電流通過，不動(dòng)作。
注意事項(xiàng)：分界開關(guān)設(shè)置的定值要和變電站出線開關(guān)或上一級的開關(guān)的動(dòng)作時(shí)限相配合
