浅谈10kV配电室高低压开关选择及保护措施

浅谈10kV配电室高低压开关选择及保护措施

庄晓勇

(国网山阴县供电公司山西省朔州市山阴县036900)

摘要：配电室作为住宅小区或商业楼房的重要组成部分，是电力系统的中心环节之一，对整个电力系统的经济和安全运行有着直接的影响作用，是联系用户负荷和市区电网最为关键的中间环节，起着分配和变换电能的作用。在10kV配电系统中，配电室起着不容忽视的重要作用，其中，高低压开关的控制和相互的保护配合方面不尽合理，给电网运行带来了很大困扰。使配电室设备的选型走向规范化有着十分重要的意义，极大地方便了电力系统的管理。基于此，文中对10kV配电室高低压开关选择及保护措施进行了分析，仅供业内人士参考。

关键词：配电室；10kV配电系统；高低压开关；选择；保护措施

1高压开关

高压开关包括负荷开关—熔断器组合电器、负荷开关和断路器等。

1.1负荷开关

我国使用的负荷开关最初分为压气式和产气式，对工作电流起开断关合的作用，目前国内使用的负荷开关以真空负荷开关和SF6三工负荷开关为主，它们的成本低廉、具有较高的可靠性且不用维护，逐渐受到广大用户的青睐。

1.2组合电器

负荷开关和熔断设备共同构成了具有变压设备保护作用的组合电器，其中负荷开关的主要作用是承担开关的工作电流，负责电路系统正常的开断和关合，而熔断设备则主要是为了保护短路，开断短路电流和较大的过载电流。需要注意的是，在负荷设备与熔断设备之间的中间区域也会产生一定的过电流，所以要协调负荷开关和熔断设备的工作，从而使10kV配电系统得到更好的保护。

1.3断路器

断路器是能够开断短路电流的开关，根据绝缘介质和灭弧介质的类型可以将断路器分为真空断路器和SF6断路器，这两种断路器都采用了弹簧操作方式。目前，随着配电保护智能化的发展，断路器保护类型也越来越齐全，一般使用的是二段式、三段式或反时限功能保护。主要作用是在能够在配电室正常运行时进行负荷电流的接通与切断，也可以在出现短路故障或者严重过负荷的情况，通过保护装置用断路器进行迅速、自动地切断故障电流，从而避免扩大事故范围。

1.4参数选择

1.4.1额定电流

额定电流应具有开断短路电流、空载变压器、动热稳定承受的能力。通过理论得出，在正常运行的前提下，开关的关断电缆不能少于16A的充电电流，而热稳定电流一般情况下为20kA、3s选择就能够满足要求，特殊情况下也可通过相等原则进行电流的校验，动稳定电流按照规定应是相应的热稳定电流的2.5倍。配电系统的断路设备，应该按照配电网的实际所需以及结合电网的发展前景来进行综合的选择，而负荷开关设备的选择则无需参照该参数。

1.4.2额定电压

在国际定义中，额定电压是指能承受的最高电压。我国最开始的额定电压与国际上使用的准则稍有出入，然而目前我国使用的额定电压的定义逐渐向国际电委会靠齐，即指供电设备所能承载的最高电压。最高的运行电压是额定电压的115%。

1.4.3转移电流

在熔断设备与负荷开关设备转换开断时，存在一个相对的电流值，称为三相对称电流值，如果电流值比三相对称电流值要低，则应先开断熔断设备打开极电流，再开断负荷开关使用两相电流，如果电流值比三相对称电流要高，则开断熔断设备使用三相电流。熔断器如果开断大于转移电流的过负荷电流时，负荷开关就没有了电流分断，变成空载的机械动作。

1.5选择高压开关类别的原则

当油浸式变压器的单台容量低于800kVA，干式变压器容量低于1250kVA时，配电室的进出线应该选择负荷开关柜，变压器的保护柜尽量选择负荷开关—熔断器组合柜，这样当配电室的变压器内部出现短路时，负荷开关—熔断器组合柜的熔丝将会很快的熔断，从而是故障点被隔离，有效避免了变电站出线开关的跳闸。当油浸式变压器的单台容量是800kVA或高于800kVA，干式变压器容量高于1250kVA时，应该选择断路器开关柜，针对一条全电缆线路连接数个以断路器形式为主的配电室的情况，可将变电站的出线柜速断保护改为0.2s、0.3s的延时短路短延时保护。

2低压开关

在低压开关运行过程中，主要有A类断路器和B类断路器两类，而A类断路器则是依照《低压开关设备和控制设备》的断路器方面进行规定的内容来进行选择，需要实现选择性保护无人为的短延性，而且要求不可以对额定短时耐受电流予以限制，A类断路器的特点为过载长延时与瞬动短路以及无短路短延时等。另外一种B类断路器在使用期间主要是进行有人为的选择保护，从而实现短延时。在实际运用期间，B类断路器具有额定短时耐受电流的要求，主要包含了万能断路器与使用电子脱扣器以及职能控制器等，其保护作用主要发挥在过载延长时与短路延短时以及短路瞬动三个阶段。

2.1额定电流

断路器最大的额定电流，以壳架的额定电流表示，指能够确保短路设备的正常运行时的电流，又称作脱扣器额定电流。

2.2额定电压

额定电压在这里指的是相间电压，也就是线电压。

2.3短路、过载的保护特性

瞬时短路、过载延时长的二段式对于短路的瞬时分闸保护时间在二是到三十微秒以内，三段式的短路保护时间通常是0.1s的倍数。

2.4短时耐受电流

短时耐受电流是在规定的实验条件下，断路器所能承受的短时电流值，只使用于具有短路短延时的B类断路器。

2.5短路的分段能力

短路的分段能力有运行短路分段能力和极限短路分段能力。两者的评判标准就在于断路器的额定短路分段能力是大于还是等于线路预期的短路电流。

3高压开关与低压开关的保护配合

3.1短路电流的计算

本文以某配电房对相关点的三相短路电流进行计算。变电站至配电房的主干线路为LGJ-240/3km，线路电阻R为0.14Ω/km，电抗X为0.31Ω；变压器容量SN为500kVA，阻抗电压UK为0.045p.u.，变比为10：0.4。变压器低压出口d2距离低压出线柜下母排d3为5m，母线电阻为0.04Ω/km，电抗为0.168Ω。低压出线d4距离低压出线柜下母排d3为50m，低压出线d5距离低压出线柜下母排d3为100m，BVV架空线路横截面积为120mm2，线路电阻为0.143Ω/km，电抗为0.32Ω。低压出线d6距离低压出线柜下母排d3为50m，低压出线d7距离低压出线柜下母排d3为100m，线路电阻为0.03km，电抗为0.076mΩ。

3.2低压总开关与高压断路器柜的保护配合

整定高压断路器柜电流速断维护是依照躲开变压器二次侧短路核算到一次侧的三相最大短路电流进行整定的。核算一次侧的三相最大短路电流由可靠性系数乘以变压器低压侧短路时三相最大短路电流折算到高压侧的电流值得到。分析整定准则，取可靠性系数为1.3，当变压器低压侧呈现短路时，假如将定时限为高压侧速断维护，理论上开关不会动作。假如高压断路器柜维护为反时限，可以调理维护整定值，所以挑选智能式带满足短延时的开关为低压侧总开关，完成维护合作。

3.3低压开关类别选择原则

分支线配电开关都选择A类断路器，若变压器的高压侧开关是断路器柜，那么低压总开关最好选具有短路短延时的B类断路器，以此达到高低压断路器之间保护配合的实现，若变压器的高压侧开关是负荷开关—熔断器组合柜，那么低压总开关也应该选择带有短路短延时的B类断路器，从而实现全额保护配合。

4结束语

总之，在配电系统中，配电室的高低压开关的选择涉及到的面很广，电力工作人员既要全面了解主要的电器参数、开关本身的功能特性和使用方法，也要考虑到配电网的发展现状，结合实际的情况进行综合选择，尽可能在规范化的前提下实现各级开关的配合，在标准化的基础上促进各个级别的开关设备的相互配合协助，有效地提高配电系统供电的可靠性，从而为人们提供更好更优质的服务，推进我国电力行业的创新与发展，加快与国际接轨进程。

参考文献

[1]张波.10kV配电室高低压开关的选择与保护配合[J].工程设计与研究,2014,02:20-24.

[2]许家旺.探究10KV变配电室高低压开关及电气设备选择[J].科技创新导报,2014,17:65.