帶接地檢測功能的負荷開關自動化中應用

     1、前言

　　在10kV架空線路發(fā)生的故障中，接地故障的比例很大。接地故障發(fā)生后按電力規(guī)程可以帶負荷運行兩小時。這期間接地故障有自然消失的情況，但如果沒有自然消失，就容易發(fā)展為短路故障。在接地故障發(fā)展為短路故障的過程中，對配電設備絕緣的破壞是很大的。而絕緣的破壞又成為新的接地故障發(fā)生的因素。因此，在接地故障發(fā)生時，快速地切斷故障是抑制設備劣化的有效措施。
　　
　　近年來，國內開發(fā)了應用在變電站內的可以檢出接地故障的選線裝置，但在檢出可靠性方面還存在一定的問題。
　　
　　另外，我國目前的配網(wǎng)自動化普及還很緩慢。其中一個重要的技術原因，也是如何處理線路上的接地故障。
　　
　　本文將介紹一種新型的帶接地檢測功能的SF6負荷開關，并談談其在配網(wǎng)自動化中的應用。

　　2、帶高精度接地檢測功能的負荷開關

　　該負荷開關（以下簡稱接地檢測開關）是引進日本安川電機株式會社技術生產的。該類開關在日本已有15年的運行經(jīng)驗。產品的設計壽命為30年免維護。
　　
　　接地檢測開關的殼體采用3mm不銹鋼板通過水壓漲形工藝制成，氣體密封的焊縫長度比其他成型法來說是最短的。進行接地檢測的ZCT（零序電流互感器）、 ZPD（電容分壓式零序電壓互感器），內置在SF6氣體容器中，不受外界環(huán)境的影響，可以長期維持檢測部分的可靠性。產品外形如圖一所示。


　　2.1 接地檢測開關的構成和主要功能


　　2.2 ZCT的特性
　　
[$page]　　在負荷開關內部設置的ZCT，無論什么樣的一次電流配置，或者即使在過電流區(qū)域上它的殘留電流的增加也是非常少的。因此，接地檢測不會出現(xiàn)誤動作。
　　
　　表2所示的是：對于各種一次側導體配置，在沒有發(fā)生接地故障的時候，三相或兩相電流流通時ZCT的輸出特性（也稱為殘留電流特性）。


　　本ZCT對于一次側導體配置來說，三相的時候當然不用說，即使對于任何兩相配置，它的殘留電流的增加是非常少的。因此。沒有接地電流的誤檢測。
　　
　　表3所表示的是：ZCT在各種一次零序電流下，以及各種環(huán)境溫度下的輸出特性。


　　從以上數(shù)據(jù)可以看出:ZCT的精度及穩(wěn)定性是非常高的.
　　
　　2.3 接地檢測開關的主要特點
　　
·小型、輕量，安裝作業(yè)容易。接地檢測開關的總重只有120kg。
　 ·耐污性能高。獨特的瓷質絕緣子，防污等級達到Ⅳ級；操作機構的防護等級達到IP67；所有外露件采用不銹鋼制品，并涂裝三層防護漆。
　 ·電氣壽命長。開關可以開斷額定電流1000次。開關采用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質，主觸頭采用多點接觸方式，滅弧原理是自能式旋轉滅弧技術。
　 ·安全性高。開關的故障率為10Fit（即：使用1萬臺，每年允許有1臺發(fā)生故障）。并且，萬一開關發(fā)生氣體泄漏，開關具有低氣壓閉鎖裝置，阻止事故向接地、短路故障發(fā)展。
　 ·可與多種配網(wǎng)自動化控制器配合。開關采用彈簧操作機構。電動合閘采用24V直流電機驅動；電動分閘采用24V直流電磁線圈；合閘保持采用機械摯子。這種構造使之既能適用于“電流型”DA方式。也能適用于“電壓一時間型”DA方式中。

　　3、接地檢測開關可以適用的配網(wǎng)自動化方式

　　線路配網(wǎng)自動化按照判斷故障的要素分類，主要有“電流型”和“電壓一時問型”兩種方式，接地檢測開關可適用于以上兩種方式。同時。接地檢測開關也可以組建單獨的“接地檢測開關系統(tǒng)”，這種系統(tǒng)主要用于自動檢測并隔離接地故障，達到初級自動化的效果。

　　3.1 電流型方式
　　
　　電流型DA方式是通過檢測電流信號作為判斷故障的要素。在歐、美等國廣泛使用這種方式。它主要是從中性點接地系統(tǒng)中發(fā)展而來。組建這種DA方式的線路開關可以是重合器、分段器及環(huán)網(wǎng)供電單元等。由負荷開關組建的電流型DA方式，一般需要其FTU控制器具有通訊功能。
　　
　　然而，在中性點非接地系統(tǒng)（或小電流接地系統(tǒng)）中，傳統(tǒng)的電流型DA方式，有不便于處理接地事故的缺點。
　　
　　目前國內有些自動化系統(tǒng)廠家聲稱其FTU控制器具有處理接地故障的功能。但其據(jù)以判斷接地故障的依據(jù)是：通過檢測3相電流，用數(shù)學計算的方法求出零序電流。這種方法的可靠性顯然是打折扣的。
　　
　　現(xiàn)在，如果在線路中使用接地檢測開關，由其高精度的ZCT直接為FTU控制器提供零序電流的檢測信號，則可以很好的解決這個問題。
　　
　　3．2電壓一時間型方式
　　
　　在日本廣泛采用電壓一時間型方式。這種方式要求變電所的開關設備具有檢測和開斷接地故障和短路故障的功能，同時還要求其具有兩次重合閘功能。其線路上的分段開關一般由負荷開關組成。這種方式只依靠“電壓一時間”因素就可以區(qū)分故障點。
　　
　　它的最大優(yōu)點是：從理論上可以配合無限臺數(shù)的分段開關；能用在放射型線路和環(huán)網(wǎng)線路中且無須采用通信設備。在變電所通過設置一種計時裝置就能確定故障點位置。
　　
　　它的缺點是：線路開關隔