10_kV配电网自动化断路器定值问题分析及改进_于兴林.pdf
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1、第31卷2023年第4期农村电工农电技术农网智能化NONGCUN DIANGONG主持:杨留名为降低10 kV线路故障的影响,供电企业对10 kV配电网从网架结构、设备选型、自动化改造和日常运维等方面采取不同措施来缩短停电时间。在这些措施中,自动化断路器改造可以较好地兼顾经济性、实用性和时效性。目前各地配电网中已安装大量的自动化断路器。而且随着主站自愈技术的发展,10 kV 配电网已能自主隔离故障区间,自主恢复非故障区间供电,故障停电时间和现场处置时间进一步缩短。但在实际运维中发现,10 kV 配电网自动化断路器的部分定值整定不合理会导致故障区间无法确定,进而导致配电网自动化主站自愈不成功,同
2、时,也不能给现场运维人员提供支持,不能缩短现场运维人员的查找故障时间,影响客户的停电时间。1存在的问题在农村和部分城市 10 kV 配电系统中,电缆化率低,线路中通常配置自动化断路器,每台自动化断路器配置一台自动化控制器,即FTU或DTU。在实际运行中,根据自动化断路器所起的作用不同,FTU(DTU)选择投入逻辑功能或保护功能。根据自动化断路器在线路中起的作用又可以分为分段自动化断路器、分支自动化断路器和联络自动化断路器。现以典型10 kV线路馈线组为例,具体分析 10 kV配电网自动化断路器定值存在的问题,图1所示为典型10 kV线路馈线组接线示意图。图 1 中,每条10 kV 线路分为 4
3、段,两条 10 kV 线路末端联络。GB1为 10 kV 甲 线 路变电站内出线断路器,FS1,FS2,FS3为10 kV 甲线路第一、第二、第三个分段断路器,FTU投入逻辑功能;ZB1为10 kV甲线路第一个分支断路器,FTU 投入保护功能;GB2为 10 kV乙线路变电站内出线断路器,FS4,FS5,FS6为10 kV 乙线路第一、第二、第三个分段断路器,FTU投入逻辑功能;ZB2为 10 kV 乙线路第一个分支断路器,FTU 投入保护功能;LS为联络断路器,FTU投入保护功能,退出重合闸。在图1中,LS断路器为分位,其他断路器均为合位。当 FS2断路器和 FS3断路器之间的线路发生故障时
4、,GB1断路器通过一次重合闸来实现故障区间的辨识,即FS2断路器在Y时限内分闸,同时上报闭锁合闸信号;FS3断路器检测到残压,同时报闭锁合闸信号,配电网自动化主站依据这两个断路器的闭锁合闸信号,辨识出线路故障区间为FS2和FS3断路器之间;GB1断路器通过第二次重合闸恢复FS2断路器前段线路送电,配电网自动化主站启动自愈逻辑功能控制LS断路器合闸,此时FS3断路器后段线路恢复送电。上述自愈过程,通过配电网自动化断路器和配电网自动化主站,快速实现 10 kV线路故障区段的辨识、隔离和非故障区段送电。但在现场运行中存在以下2个方面问题。(1)残压定值整定原则不明确,现场残压定值整定不统一。以图1馈
5、线组为例,当FS3断路器FTU残压定值设置不合理时,FS3断路器 FTU 不会报闭锁合闸信号,导致配电网自动化主站无法辨识出故障区间,进而无法启动自愈逻辑功能,导致FS3断路器后段线路不能快速复电。(2)联络断路器不投入重合闸功能,在FS3断路器后段线路再次发生瞬时故障时会导致LS断路器跳闸,FS3断路器后段线路无法快速复电。2残压分析2.110 kV电磁式电压互感器残压10 kV 电磁式电压互感器在故障发生 12 ms 内二次侧电压与一次侧电压有明显区别,二次侧电压存在振荡过程。而10 kV线路重合与故障加速跳闸的时间在 50100 ms,远大于 10 kV 电磁式电压互感器在故障时刻的暂态
6、过程时间,因此在断路器加速跳闸时间内,10 kV电磁式电压互感器可以看作为稳态过程。此时电压互感器检测到的残压是故障点的电压。2.2故障点电压分析故障点的电压与故障点的过渡电阻有关。当过渡电阻为零时,电压互感器检测到的残压为零。现以图2所示10 kV线路故障示意图为例,对故障点电压进行分析。图 2 中,EA为10 kV电源系统,该系统通过接地变经小电阻RA接地,GB为变电1010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010 kVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkVkV
7、kVkVkVkVkVkVkVkV 配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自动化断路器配电网自
8、动化断路器定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进定值问题分析及改进(516600
9、)广东电网有限责任公司汕尾供电局于兴林李慧敏GB1FS1FS2FS3GB2FS4FS5FS6ZB1ZB2LS甲乙图1典型10 kV线路馈线组接线示意图EAGBFS1KMFS2图210 kV线路故障示意图37DOI:10.16642/ki.ncdg.2023.04.023农村电工第31卷2023年第4期农电技术农网智能化主持:杨留名NONGCUN DIANGONG站内断路器,FS1为变电站外第一个分段自动化断路器,投入逻辑功能;FS2为站外第二个分段自动化断路器,投入逻辑功能;K点为故障点,M点为FS2断路器电源侧电压互感器的安装位置。GB断路器至故障点 K间的线路阻抗为Z。当线路的 L1相在
10、K点发生经过渡电阻 Rg接地故障时,K 点的复合序网如图 3 所示,通常线路的正序阻抗 Z1等于线路的负序阻抗Z2。由对称分量法可以求出故障点K处的三相电压分别为UKU=IKURg=3Rg3Rg+3RU+2Z1+Z0UKU0UKV=UKV0+Z1-Z03Rg+3RU+2Z1+Z0UKU0UKW=UKW 0+Z1-Z03Rg+3RU+2Z1+Z0UKU0因为在 FS1断路器重合到故障加速跳开的全过程中,FS2断路器一直在分位,此时线路M点的电压互感器一次侧电压与 K点的电压相等。从式中可知,K点故障相电压与过渡电阻Rg成正相关,当过渡电阻为零时,K点故障相电压为零,即M点的残压为零。但K点非故障
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