10kV开关站运行检修与试验

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。目前，已有7个开关站投入运行，并计划把城区(约10 km2)划成10块，每一块建造1个开关站，今后城区全部采用开关站供电。城区的开关站实现了遥控、遥信、遥测，每个开关站有二回电源进线(目前暂为一回)，每3个开关站为一组互相联络、互为备用，以进一步提高开关站的供电可靠性。从1992年第1个开关站投入运行到现在，这些开关站充分发挥了它们的功能，满足了我们预期的要求。

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。

(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

1997年以前，我局变电所10 kV出线的保护时限为速断0.5s，过流1s。为了进行时限上的配合，设计方案采用:开关站进出线柜均为去分流式定时限保护，时限整定为速断0.1s，过流0.4s，用户高配采用去分流式反时限保护。但是，随着电网的建设和改造，线路的短路容量越来越大，如我局的110 kV静德变，该变电所紧邻镇海发电厂，其10 kV母线的短路容量在最大运行方式下达371 MVA，如此大的短路容量在线路发生短路时，对电缆、线路闸刀及变电所设备的冲击和损坏是非常大的，我局已发生好几次因线路短路而引起变电所母排损坏和线路闸刀烧毁的事故。为此，在1997年初，全局变电所10 kV出线的保护时限调整为速断0.1s，过流0.4s，同时，把变电所的时间继电器也由电磁型更换成高精度静态时间继电器。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0.1 s以内，过流0.4 s以内;时间继电器采用JSJ-32AS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0 s，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。目前，熔断器的熔丝额定电流可达200 A，完全能够满足开关站出线要求。今年，我局在蟹浦化工区将要新建的一个开关站，就设计采用该方案，其进线开关采用ZN17A-10/1250真空开关，其出线柜采用ZFN5-10/630真空负荷开关。

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。目前，我局所属的所有10 kV开关站、35 kV变电所已全部实现无人值班，110 kV变电所也实现了综合自动化或调度自动化，同时，变电所至调度的通讯通道为光缆，开关站至调度的通讯通道为通讯电缆，所有开关均为真空开关，因此，实现城网(开关站)配网自动化的条件已经具备。如果配网自动化实现，其模式应该是:保留变电所出线开关的速断、过流保护，取消下面其它各级开关的保护，则一旦发生故障，变电所出线开关先跳闸，然后调度端的主机可根据变电所、开关站的RTU信号判断是哪一段线路发生故障，然后发令断开故障段线路开关，合上正常段线路开关，使正常段线路恢复供电，大大提高城网的供电可靠性。此时，站用电应使用大容量不间断电源UPS，以保证远动系统的电源供应。

(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。图1为去分流式定时限保护回路图。

在开关站送电之前，无站用电，因而WCLa，WCLc之间电压为零，时间继电器触点2KT处于闭合状态。在送电瞬间，由于冲击电流，使出线开关柜的3KA、4KA动作，且电流继电器的动作时间与冲击电流的大小成反比。当触点3KA2、4KA2的。

断开时间小于时间继电器2KT的启动时间时，触点2KT仍然保持闭合状态， 结果， 3KA1、 4KA1、2KT闭合，引起1KM、2KM动作，最后使开关跳闸。此后再去合该开关，由于压变柜已带电，2KT已启动，触点2KT处于断开状态，此时的冲击电流，会在触点2KT的延时范围内衰减完毕，因此合闸能够成功。这种现象总是出现在所带变压器较多，合闸时冲击电流较大的线路上。

(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。

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