10kV开关站运行问题及改进

开关站是为提高输电线路运行稳定度或便于分配同一电压等级电力，而在线路中间设置的没有主变压器的设施。开关站是由断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、相应的控制保护和自动装置以及辅助设施组成， 同时也可安装各种必要的补偿装置。开关站中只设一种电压等级的配电装置。开关站用于220 kV及以上的输电线路中。

为将大容量的水电站或煤矿区火电厂的电力输送到远处的负荷中心，输电线路可能长达数百公里，这时需要设置开关站将线路分段， 以降低工频过电压和操作过电压，提高电力网运行的稳定度，并减小线路故障时影响的范围。长距离输电线路的分段数目需根据技术经济比较结果确定， 一般分为2～3段。根据需要，开关站中有时还设置串联电容补偿装置，利用串联电容的容抗抵消线路部分的感抗，缩短输电线路的电气距离， 以提高输电容量和电力网的稳定度。

（1）开关站室内地坪必须要高于室外地坪，一般高差在15cm左右；

（2）开关站室内净标高也必须要满足一定得高度，碰到的上海地区的净高要满足4.2m—4.5m；

（3）开关站一般设两处大门，且门为钢质；

（4）开关站内必须设置烟感报警装置和其他消防设施，以满足消防验收要求；

（5）开关站内至少要有两处接地，且电缆沟角铁均要串联至接地体。

为提高供电可靠性，推广使用电缆，逐步取消架空导线，一般在城区和开发区采用开关站模式供电。但这些开关站在运行中也出现了一些问题，下面列出其中的2个主要问题，并加以分析，提出改进措施，进一步提高了开关站的供电可靠性。

开关越级跳闸

（1）事故现象

在开关站出现线路发生故障时，会出现开关站不跳闸，而变电所出线开关跳闸的越级跳闸现象。一次，用户变压器的高压侧发生相间短路，除用户变侧开关跳闸外，开关站侧出线开关及开关站进线开关也越级跳闸，引起开关站全站停电，同时，开关站的“三遥”功能中断，扩大了停电范围，延长了停电时间。

（2）原因分析

由于开关站的时限整定值已经小到不能再小的地步，因此，开关站与变电所之间就无时限配合上的裕度，越级跳闸事故屡有发生。由于开关站采用去分流方式跳闸，一旦变电所先于开关站跳闸，切断了故障电流，则开关站开关就会因失去分闸电流而不能跳闸；此时，变电所出线开关在重合闸时，就会合在故障线路上，导致重合闸失败。另外，设计方案中用户高配、开关站进出线开关之间自身时限配合不足，造成用户高配发生故障时，开关站进出线开关与用户高配进出线开关一起跳闸。由于开关站“三遥”电源取自压变及公用变，开关站进线或变电所出线一跳闸，“三遥”电源消失，“三遥”功能随之中断。

（3）改进方案

在变电所出线保护时限更动后，在开关站中想要设计出与变电所时限相配合的继保模式将十分困难，而且会使开关站继保复杂化。对于开关站的继保方式，我们的原则是简单，可靠，经济，实用。根据此原则，采用以下几个方案：

1)取消开关站的进线保护，并对跳闸回路作改造，使电流继电器动作后，经时间继电器延时，对跳闸回路自保持，确保分闸。此时虽然开关站出线故障时可能会引起变电所开关站出线柜同时跳闸，但变电所出线柜的重合闸将弥补此无选择性动作。此种方式站用电应能够拥有不间断电源UPS。在管理上，我局派专人负责开关站的运行，杜绝小动物窜入，渗水等引起的开关站故障，及时发现设备存在的事故隐患，使开关站本身的故障率降低到最小限度，这也同时为取消开关站进线柜的保护创造了条件。

2)把开关站出线柜的时限，控制在速断0.1s 以内，过流0.4s 以内；时间继电器采用高精度静态时间继电器。如果经过分析允许的话，把速断时限调整为0s，过流为0.2～0.3 s，以尽量避免变电所出线柜无选择性地动作。

3)开关站的所有出线柜和用户高配开关柜均采用真空负荷开关—熔断器组合电器，使用高压限流熔丝，而开关站的进线和联络开关仍采用真空开关。为防止变电所出线开关重合在故障线路上，对电缆及变电所设备造成第二次冲击，城区开关站的理想模式是实现配网自动化。

合闸冲击电流产生的误动

（1）事故现象

在对某开关站恢复送电时，会出现个别出线开关柜跳闸现象，信号继电器显示为过流动作，但对该开关柜再次合闸，却可以合上。出线开关柜电流互感器变比为150 A/5 A，电流整定值（二次侧）为过流5 A，速断15 A。投上后，从电流表上看出该线路的负荷电流为50 A，大大小于150 A的动作电流（一次侧）。

（2）原因分析

该线上的用户变压器共有15台，容量总计为2710 kVA，额定电流为156 A，而变压器空载冲击电流约为其额定电流的6～7倍，因而线路在合闸瞬间的冲击电流可达6×156 A=936 A，是过流整定值的6.24倍。

（3）解决办法

开关站配置UPS后，就可解决此问题。另外，在操作上，可在开关站带电后，再送开关站负荷较大的线路。当然，由于跳闸原因已经找到，即使发生跳闸，我们也可放心地再试送一次。2100433B

按电气设备的装置地点可分为屋外与屋内配电装置两大类。

水电站升压开关站屋外配电装置

根据电气设备和母线高度又可分为低型、中型、半高型和高型。①低型布置：电气设备直接放在地面基础上，母线布置的高度也比较低，为了保证安全距离，设备周围设有围栏。低型布置由于占地面积大，在水电站很少采用。②中型布置：所有电气设备装在一定高度的支架上，使带电部分对地保持必要高度，母线布置水平高于电气设备的水平面。中型布置在中国水电站中具有较成熟的运行经验，已普遍采用。③半高型和高型布置：电气设备和母线分别装在几个不同高度的水平面上，并且重叠布置。将母线与断路器、电流互感器等重叠布置称为半高型。将一组母线及母线隔离开关与另一组母线及母线隔离开关重叠布置称为高型布置(见彩图)。高型布置的缺点是钢材消耗大，操作和检修不方便。半高型布置的缺点也类似。但高型布置的最大优点是占地少，一般约为中型的一半，由于逐渐妥善地解决了操作和检修困难的技术问题及适应于水电站枢纽地形陡峻的条件，因此在水电站已广泛采用。有时还根据地形条件采用不同地面高程的阶梯型布置，以进一步减少占地和节省开挖工程量。

水电站升压开关站屋内配电装置

结合水电站枢纽布置的特点,将110kV和220kV电气设备布置在屋内,各种间隔距离比屋外布置小,故占地面积也小。其土建费用比屋外布置高,且建设时间长，但它不受污秽恶劣气候影响。有时为降低建筑费用将部分设备仍放在屋外。当水电站的开关站布置在地下或坝内时，称洞内布置，也属于屋内布置。

[[六氟化硫(SF6)全封闭组合电器配电装置]] 　以SF6全封闭组合电器所组成的高压配合装置。SF6全封闭组合电器是以SF6气体作为绝缘和灭弧介质,以优质环氧树脂绝缘子作支撑的新型成套高压电器。由母线、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、电缆终端等各元件制成不同接线的标准独立结构，即可适应不同主接线的配电装置。它的优点是占地面积和占空间都更小，运行安全可靠，检修间隔周期长，噪音水平低，更适用于深山峡谷的大型水电站和屋内配电装置。

中文名称

高压开关站

英文名称

high voltage switchyard

定　　义

装设高压电器设备的场地区域。

应用学科

水利科技（一级学科），水力发电（二级学科），水电站电气回路及变电设备（三级学科）