配电网故障处理若干问题研究

配电网故障处理若干问题研究

申奥

国网江苏省电力有限公司太仓市供电分公司 215400

摘要：为了提高配电网的故障处理性能，对配电网故障处理过程进行了归纳。对配电网继电保护配置、就地型馈线自动化改进以及单相接地故障处理等问题进行深入研究，指出配电网继电保护不必追求完美配合，只要效果明显就值得配置。论述了一种基于合闸速断方式的就地智能馈线自动化的改进方法，实例表明其不仅可以显著加快相间短路故障处理速度而且可以做到免整定。论述了智能接地配电系统的组成和工作原理，讨论了暂态过程抑制、选相容错纠错和单相接地选线定位与隔离等关键技术的实现方法。

关键词：配电网；配电自动化；相间短路故障；单相接地；继电保护

1配电网故障处理过程

1.1相间短路故障处理过程

相间故障处理可以大致分成故障切除以及故障定位等多个环节，故障修复需要以人工形式进行处理，剩余的工作环节要使用自动化的形式进行施工，这样可以有效的提升工作的效率，完成继电保护等各项工作。继电保护是用来切除故障的重要方式，但是其实际的级数存在着一定的约束限制，能对其实际的定位故障区域进行简单性的隔离，让故障上游位置仍旧可以保持供电的状态，但是其不能修复好下游健全区域的供电故障问题。自动重合闸的使用可以在瞬间故障状况下，恢复一部分或者是全部的供电。备自投主要是在主供电线路产生故障问题后，能立即切换相应的供电线路，让其可以在较短的时间内恢复多供电用户的供电。就地智能馈线自动化主要是借助自动化开关的协调配合，完成隔离以及恢复供电区域的工作任务。故障指示器的使用能在较短的时间内定位故障区域点，同时其还可以有效的减小各类故障问题发生的查找时间。集中智能配电自动化可以定位高故障位置点，并对故障进行隔离，恢复供电，让其配电系统维持正常的运行状态。除此之外，其还具有较强的容错性能，能较好的恢复大规模的断电问题，模式化的去处理各类电力故障，使得接线配电网的供电能力得以高效的提升。妥善化的使用自动化的方式，让其都可以达到一些协调配合的目的，强化配电网相间短路故障处理性能。

1.2单相接地故障处理

近些年来，我国始终将研发的重心放置到单相接地选线和定位层面，但是选线以及定位并不全是单相接地故障处理的工作内容，需要熄灭电弧，放置其故障的影响逐渐的扩大，同时还应当抑制好电压，让其可以安全稳固的运行，保障用户供电的稳定状态。

2配电网继电保护不必追求完美

若低负荷密度地区的馈线供电半径数值比较长，分段数比较少，那么其沿线的短路电流水平差异性就会比较显著。要使用三段式的过流保护，完成多级保护配合工作任务，让紧邻的两级保护之间存留下相对应的距离。若高负荷密度区域的馈线供电半径比较小，那么其沿线短路的电流水平差异也会比较微弱，其不能完成多级保护配合的任务，这时，其就需要采取延时时间级差的处理方式，更好的达到多级保护配合的目的。如果该变电站的出线断路器使用的是延时速断保护模式，那么就需要对次分支/用户等进行合理的调配，不可让次分支/用户故障影响其它的主干线。如果变电站出线断路器使用的是瞬时速断保护模式，那么就需要对配电网故障的多样性进行深入的考量，尽可能的提升供电的安全可靠性，在其下游故障修复期间可以避免其上游用户停电，哪怕10次故障中只有8次正确配合，只要因此而减少的停电户时数足够显著，就值得配置该保护装置，而没有必要追求完美配合。综上所述，配电网继电保护大有可为，但是没有必要追求完美配合，效果明显就值得。当然，继电保护可以采用动作型两遥终端实现，采用GPRS通道向配电自动化主站报送信息。

3就地智能馈线自动化的改进

重合器与电压时间型分段器在以下3个方面存在很大的改进空间：1)变电站出线断路器的重合闸延时时间、分段器的X-时限和Y-时限都可大幅缩短。2)瞬时性故障的处理速度尚可大幅度加快。3)已有技术存在整定复杂并且运行方式改变后需要重新整定的不足。合闸速断方式是解决上述问题的有效手段，其基本原理如下。1)变电站出线断路器配置速断保护，通常为瞬时速断保护，重合闸成功在一段时间内(如：30s~2min，可根据实际需要整定)改为延时速断保护(延时时间为0.5s)，之后返回瞬时速断保护。变电站出线断路器配置两次自动重合闸控制，延时时间分别为0.5s和2s。2)分段器采用断路器，在分段器长期(如：5min)连续两侧带电时进行身份认定。若处于分闸状态，则认定为联络开关；若处于合闸状态则认定为分段开关；否则处于身份不确定状态。对于身份不确定的分段开关，闭锁一切自动化功能。3)分段开关具有下列功能。两侧失压后延时(如：1s)自动分闸，一侧带电后延时(如：2s)合闸，合闸速断保护功能，即合闸瞬间开启瞬时速断保护功能，若该开关合闸时瞬时速断保护动作导致开关再次跳闸，则该开关闭锁在分闸位置；若合闸后开关稳定在合闸位置超过规定时间(如：1s)，则将其瞬时速断保护改为延时速断保护(延时时间0.5s)，一段时间后(如：30s~2min)延时速断保护保护或瞬时速断保护自动退出；残压闭锁功能；处于分闸状态的开关在检测到两侧均带电时严禁合闸。4)联络开关具有下列功能：一侧失压后启动延时合闸计数器，当到达事先整定的延时时间(一般可整定为其一侧最大开关数乘以2再加5时，则自动合闸，若该联络开关两侧均恢复供电并且稳定时间大于1s则返回；合闸速断保护功能同3)；残压闭锁功能；处于分闸状态的开关在检测到两侧均带电时严禁合闸功能。

4智能接地配电系统

我国配电网大都采用中性点非有效接地方式，单相接地故障中瞬时故障占比较高，大部分情况下，只要能够快速有效地熄灭电弧，故障现象即可消失，而不至于发展成为永久性单相接地故障。为解决熄弧问题，中性点一般配置消弧线圈，但是消弧线圈仅仅补偿工频容性电流，有时并不能可靠熄弧。另一方面，由于故障信号小，中性点非有效接地系统的单相接地选线和定位都比较困难。智能接地配电系统是解决上述问题的有效手段，其主要原理如下。在变电站配置智能接地装置并通过断路器接入变电站10kV母线，在馈线配置具有零序保护功能的配电终端和故障指示器。当检测到发生了单相接地后，智能接地装置迅速判断出接地相别，并控制接地故障相的一组接地开关软导通，将其金属性接地，从而可靠熄灭电弧，并有效抑制因间歇性弧光接地导致的较高暂态过电压，避免因间歇性弧光接地处理不及时而引发的两相短路接地故障。经短暂延时后通过软关断断开金属性接地。

结语：就地智能馈线自动化大有可为，与重合器和电压时间型分段器配合方式相比，合闸速断方式馈线自动化能够显著加快故障处理速度，有效避免故障处理中的重复停电，所有分段开关的整定值相同且运行方式改变后不需要重新整定。智能接地配电系统在发生单相接地故障时，接地故障相的软开关可及时可靠熄灭电弧，并抑制操作中的暂态过程。永久性单相接地时，在中性点投入中电阻倍增零序电流，配合馈线上的零序保护终端和故障指示器可进行单相接地隔离、选线和定位。

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