用户外分界断路器提高供电可靠性探讨

摘要：户外交流分界断路器安装在10kV架空配电线路用户进户线的责任分界点处，也适用于符合要求的分支线路和末端线路，可把故障隔离在出现故障的分支线路或末端线路上，保证了非故障线路的正常工作，减小了停电故障的范围。文章就该产品应该具有的功能进行了分析，提出了该产品在控制方面的功能改进要求。

关键词：户外分界断路器；责任分界点；配电线路；停电范围；供电可靠性 文献标识码：A

中图分类号：TM727 文章编号：1009-2374（2015）15-0026-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.15.013

1 提出的背景

近几年，为了改造老化的电网设备，提高供电的可靠性和安全性，提高能源的利用效率和技术的先进性，提高用户对电价的可承受能力，适用环境和气候的变化，适用可再生能源的接入，降低排放水平。电力部门一直在用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网。

配网自动化是智能电网的核心，因此实现配网自动化是搭建智能电网的基础。目前，电力部门已经全面启动配网自动化改造项目，在配网自动化改造中，为了保障配网运行的可靠性，尤其是解决支线单一用户故障波及整条馈线回路用户的问题，普遍采用在支线与馈线回路连接点，设置分界断路器，利用分界断路器的隔离分断功能，隔离故障区域，缩小停电范围，方便故障检修，提高配电网供电可靠性，实现配网自动化功能。本文结合实际使用过程，提出对户外分界断路器的一些改进要求，从而进一步提高配电网的可靠性，保障馈电线路的安全运行。

2 对户外分界断路器的组成要求

分界断路器组件包含真空灭弧室、操作机构、电流互感器、电压传感器、智能控制器等元器件。分界断路器既能开断额定电流，也能开断故障电流，同时具备重合闸、智能采集、处理、控制等功能。除此之外，还需考虑以下七点要求：（1）配置与灭弧室相串联联动的隔离刀闸，刀闸先于真空管合闸，后于真空管分闸；（2）采用电磁机构，可以进行电动、手动合分；（3）配置零序和短路保护电流互感器；（4）配置电压互感器，提供操作电源；（5）智能控制器与分界开关本体配套，具有检测故障和保护控制功能；（6）整套结构为免维护设备；（7）配置无线通讯模块，实施远程通讯功能。

3 分界断路器应考虑的主要问题

3.1 分界断路器的主要功能

分界断路器应具有的主要功能就是将故障隔离在用户区域内，为此分界断路器必须能断开用户出现短路、接地等故障时所产生的故障电流，也就是当用户侧出现短路或接地故障时，分界断路器能及时分闸，防止故障电流进入电网。为了满足此要求，需要采集电流、电压信号；需要进行内部处理；需要进行通讯；需要进行跳闸电压的判断；需要对故障进行记忆；而且断路器跳闸后能闭锁。

3.2 分界断路器的主要作用

3.2.1 自动切除故障。用户支线发生短路或接地故障时，分界断路器自动断开，将故障隔离在用户侧，不影响主线路的正常供电。

3.2.2 快速查找故障点。用户支线故障造成分界断路器分闸后，仅出现故障的用户停电，可以迅速找到故障点，快速修复。

3.2.3 监控负荷变化。分界断路器可将实时监测支线回路的负荷情况，并将数据上传电力部门，电力部门可以对支线回路的负荷进行实时监测。

4 控制器的主要功能及使用要求

4.1 主要功能

与分界开关本体配套，具有检测故障和保护控制功能，当开关负荷侧发生相间短路故障，变电站馈线断路器分闸，线路失电后，控制分界断路器本体分闸；当开关负荷侧发生单相接地故障时，直接控制分界断路器本体分闸。

为适应智能开关现场不同场合应用的需要及不同的运行方式，控制器具有多种工作模式，且不同工作模式之间可以通过就地及远方修改定值在线切换。

4.1.1 电压时间模式。在该模式下，控制器又可选择为分段工作方式和联络工作方式。

在分段工作方式下，控制器将执行有压合闸、失压分闸。如果合闸到故障上，控制器将闭锁有压合闸。有压合闸、失压分闸的延时时间均可单独整定。

在联络工作方式下，控制器将监测开关两侧的电压，当一侧的电压失压后，控制器将延时整定时间后将开关合闸。该工作模式适合线路环网供电时在主环上作为分段、联络开关使用。

4.1.2 电压电流模式。在该模式下，控制器将执行有压合闸、失压分闸。如果合闸到故障上，控制器将闭锁有压合闸。在失压之前发生过流，控制器将闭锁失压分闸。有压合闸、失压分闸的延时时间均可单独整定。该工作模式适合线路环网供电时在主环上作为分段开关使用，可减少故障隔离的时间。

4.1.3 继电保护模式。工作在该模式下，控制器实现10kV馈线保护功能，具有瞬时速断、限时速断、过电流、过负荷、零序接地、失压保护及三相一次自动重合闸功能，每种保护功能可单独投退。当开关安装的分支线上，与上级继电保护可进行电流时间配合时，控制器可选用该种工作模式。

4.1.4 看门狗模式。工作在该模式下，控制器将根据故障电流的大小及类型决定是跳闸还是闭锁，此时控制器具有瞬时速断、限时速断、过电流、过负荷、零序接地、失压保护及三相一次自动重合闸功能，每种保护功能可单独投退。对于相间保护，控制器将闭锁并记忆，对于零序接地保护，控制器将发出跳闸命令。对于失压保护，如果装置记录有相间保护发生，则直接跳闸，没有记录到相间保护发生，则失压保护不动作。当开关安装的分支线上，与上级继电保护已无法进行电流时间配合时，控制器可选用该种工作模式隔离故障。

4.1.5 主站集中模式。工作在该模式下，控制器基本作为一台测控装置使用，仍然具有瞬时速断、限时速断、过电流、过负荷、零序接地、失压保护功能，每种保护功能可单独投退。但所有保护动作后不发跳闸命令，只记录故障情况将信息上传至主站监控系统，作为主站系统判断故障区间的依据。该工作模式适用于通信及主站可靠性较高场合，可减少对系统的冲击，快速实现故障区段的隔离及非故障区段的恢复供电。

4.2 通信接口

控制器具有1路带高速光电隔离的RS232/RS485、1路GPRS无线通信、1路10M/100M以太网（光口、电口可选）通信接口，采用IEC870-5-101/104通信协议，方便用户根据现场实际通信情况进行选择。

4.3 控制器的使用要求

4.3.1 装置元器件少，抗干扰能力强，运行稳定可靠。

4.3.2 全量程、全工作温度范围内电流、电压通道的测量精度小于0.5%。

4.3.3 控制器单独运行时间必须准确，装置能准确记录各种故障信息。

4.3.4 在外部电源消失后控制器可连续运行5分钟以上，确保为开关提供一次分闸操作及故障分闸后将相关信息上传至监控系统。

4.3.5 控制器应人机接口良好，参数均以汉字的方式进行显示，现场整定调试要方便。

5 分界断路器需要满足的其他要求

（1）可检测毫安级的线路零序电流及25倍额定值的相间短路电流，测控准确、动作灵敏；（2）同一规格产品可适用于不同中性点接地运行方式的电力配电系统；（3）工作电源（电压互感器）内置，成套设备整体免维护性高；（4）所有部件全密封，耐候性强，抗凝露性能好；（5）全航空插头电气连接，安装投运快捷、方便、正确、可靠；（6）控制器应具有三级看门狗，外部专用看门狗芯片、CPU内部独立硬件看门狗和多种软件看门狗，且不同看门狗之间相互进行监视，使控制器在任何情况下均不会死机。

6 结语

通过对分界断路器功能的分析及要求，不难看出，分界断路器可以将故障隔离在出现故障的分支线路或末端线路上，保证了非故障线路的正常工作，减小了停电故障的范围，方便修复故障，而且能及时将数据上传，接受调度的指令，能够在外部电源消失后控制器连续运行5分钟以上，确保为开关提供一次分闸操作及故障分闸后将相关信息上传至监控系统，且控制器具有三级看门狗，使控制器在任何情况下均不会死机，从而大幅度提高配电网供电可靠性，低成本实现配网自动化功能。

参考文献

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[2] 赵胜军.分界负荷开关在10kV架空线路上的应用[J].供用电，2007，（5）.

[3] 曾广辉.线路故障定位及隔离系统在10kV配网中的应用[J].科技资讯，2009，（26）.

作者简介：陈英明（1957-），男，广东珠海人，广东电网责任有限公司珠海供电局配电线路技师，电气工程师，研究方向：供用电及管理。