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20kV及以下配电网智能分界开关的应用及研究

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摘要：珠海配电网运行的供电可靠性和安全性在不断提高，主干线自身出现故障和事故的比率已大大降低，但支线或用户专用线路等发生事故造成主干线停电的几率却在不断升高。文章从实践经验出发，结合相关技术知识，研究并开发了20kV及以下智能分界开关。

关键词：配电线路；馈线；智能分界开关；控制器；供电可靠性；电力系统：A

：TM726：1009-2374（2016）36-0059-03DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.029

1珠海20kV及以下配电网架结构分析

1.1配网线路网架

珠海市现状共有20kV、10kV公用配电线路817回，20kV、10kV专用线路295回，电缆线路長度4601.1km，架空线路长度1758.1km，开关柜8438面，柱上开关1866台。香洲主城区已基本实现电缆化，香洲部分片区、斗门、金湾区以架空、架空与电缆混合线路为主。

1.2配网支线线路现状及存在问题

在早期配电网中，架空线路主线与支线用户的责任分界点一般只安装隔离刀闸（或跌落式熔断器）作为线路保护控制设备。当用户内部（责任分界点内部）发生故障时，均会造成线路保护动作。如果故障性质是永久的，线路保护重合不成功，则一个用户的事故将波及整条配电线路停电，从而扩大停电范围，影响线路其他用户的正常供电。

虽然通过城乡配电网的改造，珠海地区架空主干线路基本都实现了绝缘化，但属于用户产权的用户支线及用户设备，多数结构混杂、设备陈旧、保护落后，缺乏规范的管理和定期维护，发生的故障和存在的隐患逐年增多。此类事故在珠海地区约占配电网事故总数的比率较高。

1.3配电网线路故障原因分析

1.3.1用户事故越级是配网馈线故障跳闸的主要因素。

1.3.2外力破坏是故障跳闸的又一重要原因，一直严重影响配网线路安全运行，电缆线路故障主要以外力破坏为主，如道路施工、管线迁改等。

1.3.3雷电、台风等自然灾害是引起馈线故障跳闸的主要原因之一，尤其是架空线路运行环境复杂，易遭受自然灾害影响，珠海是沿海地区城市，易遭受如台风、雷击等影响，故障发生几率相对较高。

2智能分界开关分类及作用

智能分界开关可分为架空型分界负荷开关、架空型分界断路器开关、电缆型分界开关柜三大类。

2.1架空型分界负荷开关

分界负荷开关俗称“看门狗”，包括负荷开关本体、外置电压互感器及控制器三个组成部分，三者通过航空插件及户外密封控制电缆进行电气连接。其中控制器可选配附件实现自动化功能，通信方式可采用光纤、CDMA或GPRS无线、双绞线等多种通信方式。目前珠海地区仅在10kV配电网中安装分界负荷开关，同时采用二遥GPRS无线通信方式。

分界负荷开关采用真空灭弧，SF6气体绝缘的真空负荷开关，具备20kA（10kV），4s的短时耐受电流及50kA的短路关合能力，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。

分界负荷开关主要适用于城市配网支线用户T接控制，具有比断路器好的开断空载变压器的性能。

2.2架空型分界断路器开关

架空型分界断路器由真空断路器本体、外置电压互感器及故障检测控制器三部分组成，三者通过航空插座及户外密封控制电缆进行电气连接。故障检测控制器可实现自动化功能，通信方式可采用光纤、CDMA或GPRS无线、双绞线等多种通信方式。目前珠海地区仅在10kV配电网中安装架空型断路器开关，同时采用二遥GPRS无线通信方式。

架空型分界断路器开关可采用SF6气体绝缘、真空灭弧断路器，具有自动跳闸和电动合闸（重合闸）功能，既可在用户电量用尽时断开正常负荷，又可对用户设备进行过流、速断以及零序保护。当事故在用户侧时，直接跳开责任用户，确保其他用户正常供电，同时主动报送故障信息，以便运行人员快速到场排除障碍。

2.3电缆型分界开关柜

电缆型分界开关柜设备的主要构成为：电压互感器、两相电流互感器、零序电流互感器、分界控制器、具有快分功能的负荷开关或断路器。各部件通过电缆进行电气连接，其中互感器则套在分界开关柜进出电缆上。控制器可选配附件实现自动化功能，通信方式可采用光纤、CDMA或GPRS无线、双绞线等多种通信方式。目前珠海地区在10kV、20kV配电网中安装分界开关柜，采用的是二遥GPRS无线通信或三遥光纤通信。

分界开关柜可自动切除接地故障和相间短路故障（配置断路器时），可以用户定制的通信方式上传故障信息，并可实现三遥功能：可遥测显示系统电压、电流数据；采集开关的分闸、合闸等的状态信号；就地或远程控制开关的分闸、合闸。

3智能分界开关原理

架空型电缆型分界负荷开关原理故障处理过程，详见表1：

4智能分界开关接入配电网方案

4.1智能分界开关安装原则

4.1.1智能分界