《快速智能真空断路器在配网自动化中的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《快速智能真空断路器在配网自动化中的应用.doc（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流快速智能真空断路器在配网自动化中的应用.精品文档.快速智能真空断路器在配网自动化中的应用本文由金博联整理编辑，未经许可不得转载发布时间：2009-9-9 16:38:44 1. 概述实施馈线自动化的技术模式是在架空线路上安装具有自动化功能的柱上开关，发生故障时柱上开关能自动隔离故障区域，缩短故障查找的时间，迅速恢复非故障区域的正常供电。同时，馈线自动化能显著降低馈线出线开关的跳闸次数，提高重合闸成功率，是提升配网线路运行水平的有效手段。因此馈线自动化的实施对提高供电可靠性具有非常重要的意义。传统的馈线自动化模式有重合器方案和电压时间型分段器方
2、案。重合器方案采用具有开断与关合短路电流能力的重合器，通过重合器的保护与时序配合来实现就地的故障定位、隔离与恢复供电。电压时间型分段器方案采用电压-时间型分段器作为分段开关，开关设备可采用负荷开关，通过分段器对故障状态下的电压变化、时序配合和变电站出线开关的动作来完成故障定位、隔离与恢复供电。传统的电压馈线自动化模式具有设备配置简单，隔离故障成功率高的特点，但具有以下明显的弊端：（1）每次故障都会导致馈线出线开关跳闸。（2）不能缩小停电区域，非故障段也会引起停电。（3）隔离故障需要馈线出线开关多次分闸、合闸配合，造成非故障区域的多次重复停电。（4）隔离故障所需时间长，需要逐段延时合闸分段负荷开
3、关。（5）不能实现馈线潮流、开关工况的远方监视控制。对于以自然延伸辐射型为主的架空馈线，主干线上带有多条分支线，分支线再延伸出多条小分支线，线路结构复杂，而且分支线上的每一次永久或瞬时故障均会引起全条馈线停电，影响范围较大，因此传统的电压馈线自动化模式已不能满足配网实际和发展需要。传统的重合器方案不依靠变电所的保护开关的动作，将故障自动开断和隔离，具有将变电所的母线延伸到线路的作用。主干线上重合器作为保护设备，使故障迅速分段，分支线路故障自动隔离。但重合器方案对线路的分段方式及数量有较严格的限制，并对变电所（或开闭所）出线的继电保护方式有一定的要求。新型的快速智能柱上断路器为解决上述问题提供了
4、有效途径，其优越的性能与强大的功能使馈线自动化轻松实现，极大地提高了供电可靠性。2. 快速智能柱上断路器新型快速智能柱上断路器具有快速分断故障电流的能力，能够快速隔离配电故障，避免上一级开关跳闸。快速智能柱上断路器其先进的永磁操动机构与新型快速保护控制器相结合，动作时间短，从故障电流的出现到开关分断故障电流，动作时间仅22ms左右，突破了传统观念中断路器无法取代熔断器的概念。快速智能柱上断路器设置的保护动作时间定值误差小，配置灵活，设置时间间隔差为0.04s时，便能可靠地逐级分断跳闸，并且解决了线路上反时限定值保护整定困难的问题。快速智能柱上断路器一体化设计，保护单元构成简单，安装方便，可装设
5、在主干线、分支线或用户进线端，断路器本体内置三相电流互感器，内置三相电容式电压互感器。控制装置自备电源（自备太阳能电源与CT电源），控制装置集测量、控制、保护通讯等功能于一体，采用了专利技术，能够准确地提取出各种电气特征量，利用故障区段来识别故障线路，实现瞬时速断保护、限时速断保护、定时过流保护，实现单相接地保护，实现自动重合闸。快速智能柱上断路器可根据不同的配网结构配置保护参数，轻松实现馈线自动化功能。快速智能柱上断路器支持GPRS业务，可随时将故障和运行信息发送到指定地点和人员，免除到处寻找故障之苦，实现远程管理。快速智能柱上断路器配有自动化通讯接口，可与配网自动化系统主站通讯，满足现代化
6、的管理要求。3. 馈线自动化一次设备及保护配置方案3.1 馈线分段原则在实施配网自动化前必须经过电网改造，使供电半径趋于合理，网架和设备得到加强，线路间的相互连接具备条件，并应符合县城电网建设与改造技术导则。具体的网架结构有如下几种方式：单电源辐射型、双电源环网、多电源环网和网格状供电（井字形）等。在配网自动化实施过程中，按如下原则进行馈线的分段。1）分段开关：双电源环网和辐射线路上的分段应根据线路上的负荷性质、负荷密度及线路长度确定安装位置，具体应兼顾以下4个原则。（1） 重要负荷集中区应优先保证独立分段，条件允许时采用多电源供电。（2） 为使故障后的停电范围最小，分段后各段线路的负荷密度应
7、尽量均衡。（3） 长度在10公里以内的线路宜分为4段，为保证保护定值有一定级差，每段线路长度尽量保持均衡。（4） 考虑环境因素，如尽量避开雷区、林地等。2）联络开关：联络开关也起到线路分段的作用，其安装位置在考虑第1）款所述原则的同时，还应兼顾行政辖区分界点。环网线路的电源点若属于不同行政辖区，为满足考核要求，可选择辖区分界处作为联络开关的安装位置。3）分支线：重要负荷或负荷密度较高的分支线路考虑安装分支线分界断路器、分支线用户分界断路器。确定分段器安装位置时主要考虑负荷性质、负荷密度和环境等因素，负荷较小的分支线路可将断路器安装在线路起点处，负荷较大的分支线路可考虑第1）款第（2）、（3）条
8、所述原则选择断路器安装位置。3.2 应用方案介绍本方案涉及的主要设备为馈线出线断路器、主干线分段断路器、分支线分界断路器、分支线用户分界断路器。本方案涉及的所有断路器都可以通过选择快速智能柱上断路器。初期可通过保护参数的整定配合，实现馈线自动化功能，并通过远程通讯接口向监控中心发送动作信息，实现远程管理。当配网通道成熟时，可轻松实现配网自动化。 主干线I段 主干线II段YB2图1 馈线自动化一次设备配置图CB为变电站馈线出线断路器FB 、FB1FB3为主干线分段断路器ZB1ZB2为分支线分界断路器YB1YB4为分支线用户分界断路器LSW为联络开关开关填充黑色表示闭合，填充白色表示分闸。3.2.
9、1 变电站馈线出线断路器馈线出线断路器保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.2s，零序保护时间整定为3s。一次重合闸延时1s。3.2.2 主干线分段断路器主干线分段断路器FB1保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.16s，零序保护时间整定为2.5s。一次重合闸延时1s。断路器FB1的动作时间小于站端馈线保护动作时间20ms，满足时限保护的要求。主干线分段断路器FB保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.12s，零序保护时间整定为2s。一
10、次重合闸延时1s。断路器FB的动作时间小于断路器FB1保护动作时间160ms，满足时限保护的要求。主干线分段断路器FB2保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.08s，零序保护时间整定为1.5s。一次重合闸延时1s。断路器FB3的动作时间小于断路器FB2保护动作时间120ms，满足时限保护的要求。主干线分段断路器FB3保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.04s，零序保护时间整定为1s。一次重合闸延时1s。断路器FB3的动作时间小于断路器FB保护动作时间80ms，满足时限保护的要求。主干线
11、分段断路器可根据需求配置不同通信模块，可使用光纤、载波、无线通信自动上传开关动作和告警信号。3.2.3 分支线分界断路器分支线分界断路器ZB1保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.12s，零序保护时间整定为2s。一次重合闸延时1s。断路器ZB1的动作时间小于断路器FB1保护动作时间160ms，满足时限保护的要求。分支线分界断路器ZB2保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.04s，零序保护时间整定为1s。一次重合闸延时1s。断路器ZB2的动作时间小于断路器FB2保护动作时间80ms，满足时
12、限保护的要求。分支线分界断路器可根据需求配置不同通信模块，可使用光纤、载波、无线通信自动上传开关动作和告警信号。3.2.4 分支线用户分界断路器分支线用户分界断路器YB1、YB2在主干线第一分段（FB电源侧），其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断或限时速断保护、过流保护、零序保护。若投入瞬时速断，则断路器具有快速保护功能（故障电流持续时间不大于25ms），若投入限时速断，保护动作时间可整定为0.08s或以下，过流保护动作时间整定为0.08s或以下，零序保护时间整定为1s。一次重合闸延时1s。断路器YB1、YB2的动作时间小于断路器ZB1保护动作时间120ms，满足时限保护的要求。分支线用户
13、分界断路器YB3YB4在主干线第二分段（FB负荷侧），其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断、过流保护、零序保护。瞬时速断时故障电流持续时间不大于25ms，过流保护动作时间整定为0s，零序保护时间整定为0.5s。一次重合闸延时1s。断路器YB3YB4的动作时间小于断路器ZB2保护动作时间40ms，满足时限保护的要求。分支线用户分界断路器可根据需求配置不同通信模块，可使用光纤、载波、无线通信自动上传开关动作和告警信号。3.2.5 联络开关（手拉手环网开关）联络开关选择配置快速智能柱上断路器，可实现远程管理。当配网通道成熟时，可实现配网自动化，轻松实现网络重构。3.3 方案优势在上述方案中，故障
14、电流对电网的冲击很小：断路器FB1以下的主干线发生故障不会引起变电站出线断路器跳闸；主干线上后一级发生故障不会引起前一级断路器跳闸；分支线上发生故障不会引起主干线前一级断路器跳闸。设置所有断路器重合一次，可在整个线路范围内瞬时故障消失后自动恢复供电。所有断路器保护整定简单方便。配有自动化接口，可实现远程管理。线路扩容时定值修改方便。3.4 江西变同宁906线路一次设备及保护配置方案江西变同宁906线路见图2所示。图2 江西变同宁906线路图该线路变压器的总容量为2670+1170kVA，线路最大额定电流约为384A，所以，选定额定电流为630A的断路器即可满足要求。按照馈线分段原则，我们第一期
15、在图中兰线标注的位置配置了快速智能柱上断路器，其一次设备配置示意图见图3。图3 江西变同宁906线路一次设备配置示意图上图中，同宁01开关作为变电站馈线出线断路器，同宁02开关、同宁03开关、同宁04开关、旧独山抽水支01开关作为主干线分段断路器，刘村支01开关、坛坡支01开关、岜马支01开关、岜粒支01开关、平江支01开关等作为分支线分界断路器。该条线路无双电源供电，无需联络开关。在设置线路的保护定值时，要采用逐步递减的方式，保证从变电站到出线末端，电流依次减小，整定时间依次减少。u 变电站馈线出线断路器保护设置主干线同宁01开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速
16、断和过流保护动作时间整定为0.16s，零序保护时间整定为2.5s。一次重合闸延时1s。u 主干线分段断路器保护设置主干线同宁02开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.12s，零序保护时间整定为2.0s。一次重合闸延时1s。同宁02开关的动作时间小于站端馈线保护动作时间160ms，满足时限保护的要求。主干线同宁03开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.08s，零序保护时间整定为1.5s。一次重合闸延时1s。同宁03开关的动作时间小于同宁02开关保护动作时间120ms，满足时限保护的
17、要求。主干线同宁04开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.04s，零序保护时间整定为1.0s。一次重合闸延时1s。同宁04开关的动作时间小于同宁03开关保护动作时间80ms，满足时限保护的要求。主干线旧独山抽水支01开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.0s，零序保护时间整定为0.5s。一次重合闸延时1s。旧独山抽水支01开关的动作时间小于同宁04开关保护动作时间40ms，满足时限保护的要求。主干线分段断路器可根据需求配置不同通信模块，可使用光纤、载波、无线通信自动上传开关动作和
18、告警信号。u 分支线分界断路器保护设置分支线刘村支01开关在主干线第一分段，其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断或限时速断保护、过流保护、零序保护。若投入瞬时速断，则断路器具有快速保护功能（故障电流持续时间不大于25ms），若投入限时速断，保护动作时间可整定为0.12s或以下，过流保护动作时间整定为0.12s或以下，零序保护时间整定为1s。一次重合闸延时1s。刘村支01开关的动作时间小于同宁01开关保护动作时间160ms，满足时限保护的要求。分支线坛坡支01开关、岜马支01开关在主干线第二分段，其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断、过流保护、零序保护。若投入瞬时速断，则断路器具有快速保
19、护功能（故障电流持续时间不大于25ms），若投入限时速断，保护动作时间可整定为0.08s或以下，过流保护动作时间整定为0.08s或以下，零序保护时间整定为1s。一次重合闸延时1s。坛坡支01开关、岜马支01开关的动作时间小于同宁02开关保护动作时间0.12ms，满足时限保护的要求。分支线岜粒支01开关在主干线第三分段，其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断、过流保护、零序保护。若投入瞬时速断，则断路器具有快速保护功能（故障电流持续时间不大于25ms），若投入限时速断，保护动作时间可整定为0.04s或以下，过流保护动作时间整定为0.04s或以下，零序保护时间整定为0.5s。一次重合闸延时1s。
20、岜粒支01开关的动作时间小于同宁03开关保护动作时间0.08ms，满足时限保护的要求。分支线平江支01开关在主干线第四分段，其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断、过流保护、零序保护。若投入瞬时速断，则断路器具有快速保护功能（故障电流持续时间不大于25ms），若投入限时速断，保护动作时间可整定为0s，过流保护动作时间整定为0s，零序保护时间整定为0s。一次重合闸延时1s。平江支01开关的动作时间小于同宁04开关保护动作时间0.04ms，满足时限保护的要求。分支线用户分界断路器可根据需求配置不同通信模块，可使用光纤、载波、无线通信自动上传开关动作和告警信号。3.5 江西变同新908线路一次设备
21、及保护配置方案江西变同新908线路见图4。该线路变压器的总容量为3135+1565kVA，线路最大额定电流约为470A，所以，选定额定电流为630A的断路器即可满足要求，按照馈线分段原则，我们第一期在图中兰线标注的位置配置了快速智能柱上断路器，其一次设备配置示意图见图5。图5 江西变同新908线路一次设备配置示意图上图中，同新02开关、同新03开关、同新05开关、同新06开关、同新07开关作为主干线分段断路器，那马支01开关、那杜支01开关、木村支01开关、康宁支01开关等作为分支线分界断路器。该条线路无双电源供电，无需联络开关。u 主干线分段断路器保护设置主干线同新02开关保护设置：投入一次
22、重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.16s，零序保护时间整定为2.5s。一次重合闸延时1s。主干线同新03开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.12s，零序保护时间整定为2.0s。一次重合闸延时1s。同新03开关的动作时间小于同新02开关保护动作时间160ms，满足时限保护的要求。主干线同新05开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.08s，零序保护时间整定为1.5s。一次重合闸延时1s。同新05开关的动作时间小于同新03开关保护动作时间120
23、ms，满足时限保护的要求。主干线同新06开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.04s，零序保护时间整定为1.0s。一次重合闸延时1s。同新06开关的动作时间小于同新05开关保护动作时间80ms，满足时限保护的要求。主干线同新07开关保护设置：投入一次重合闸，投入速断保护、过流保护、零序保护。速断和过流保护动作时间整定为0.0s，零序保护时间整定为0.5s。一次重合闸延时1s。同新07开关的动作时间小于同新06开关保护动作时间40ms，满足时限保护的要求。主干线分段断路器可根据需求配置不同通信模块，可使用光纤、载波、无线通信自动上传开关动
24、作和告警信号。u 分支线分界断路器保护设置分支线那马支01开关在主干线第一分段，其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断或限时速断保护、过流保护、零序保护。若投入瞬时速断，则断路器具有快速保护功能（故障电流持续时间不大于25ms），若投入限时速断，保护动作时间可整定为0.12s或以下，过流保护动作时间整定为0.12s或以下，零序保护时间整定为1s。一次重合闸延时1s。那马支01开关的动作时间小于同新02开关保护动作时间160ms，满足时限保护的要求。分支线那杜支01开关在主干线第二分段，其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断、过流保护、零序保护。若投入瞬时速断，则断路器具有快速保护功能（故障
25、电流持续时间不大于25ms），若投入限时速断，保护动作时间可整定为0.08s或以下，过流保护动作时间整定为0.08s或以下，零序保护时间整定为1s。一次重合闸延时1s。那杜支01开关的动作时间小于同新03开关保护动作时间0.12ms，满足时限保护的要求。分支线木村支01开关、康宁支01开关在主干线第三分段，其保护设置：投入一次重合闸，投入瞬时速断、过流保护、零序保护。若投入瞬时速断，则断路器具有快速保护功能（故障电流持续时间不大于25ms），若投入限时速断，保护动作时间可整定为0.04s或以下，过流保护动作时间整定为0.04s或以下，零序保护时间整定为0.5s。一次重合闸延时1s。木村支01开
26、关、康宁支01开关的动作时间小于同新05开关保护动作时间0.08ms，满足时限保护的要求。u 保护动作过程当同新05开关、同新06开关开关之间的母线发生相间断路故障时，故障电流将从变电站出线，沿着母线流到故障点，经过同新02开关、同新03开关、同新05开关，由于这三台开关设置的故障电流定值依次减小，同新05开关最先达到瞬时速断保护定值，或者，只有同新05开关的故障电流达到故障电流定值，同新05开关最先保护动作，切除故障线路，保证同新05开关之前的线路继续供电。如果在同新05开关上设置了一次自动重合闸，开关将在跳闸后，按照设定的时间进行一次重合闸，如果是由于瞬时故障，导致的开关跳闸，则一次重合闸
27、基本上可以重合成功，重新供电成功；如果是由于永久性故障导致的开关跳闸，则开关一次重合闸之后，快速跳闸，并合闸闭锁，隔离故障线路。3.6 快速智能柱上断路器主要技术条件3.6.1 快速智能柱上断路器本体特性a） 额定参数l 额定电压： 12kVl 额定电流： 630Al 额定短时（1min）工频耐受电压： 42kVl 额定雷电冲击耐受电压： 75kVl 额定短路开断电流： 20kAl 额定短路关合电流（峰值）： 50kAl 热稳定电流（4s）： 20kAl 动稳定电流（峰值）： 50kAl 额定短路电流开断次数： 30次l 额定频率： 50Hzl 爬电比距： 31 mm/kVl 外绝缘污秽等级：
28、 b） 机械特性参数l 行程: 140.5 mml 触头开距: 110.5mml 超程: 3.50.5 mml 合闸时间： 80 msl 分闸时间： 60 msl 分合闸不同期： 2 msl 合闸弹跳： 2 msl 平均分闸速度： 1.10.2 m/sl 平均合闸速度： 0.60.2 m/sl 机械次数： 10000次l 主回路电阻： 120 l 额定操作顺序： 分-0.3s-合分-180s-合分c） 其它参数l 电流传感器变比： 600/1l 电流传感器精度等级： 0.2级l 箱体采用不锈钢材料制成，外壳防护等级： IP64l 重量： 80kgl 箱体颜色： 国际灰3.6.2 快速智能柱上断
29、路器操作控制箱特性a） 主要功能l瞬时速断保护l定时过流保护l数据记录功能l自动重合闸l小电流接地系统单相接地保护功能l短消息功能b）主要性能参数l 工作电源： DC12Vl 操作电源电压： DC110Vl 电流输入范围： 010Al 电流整定范围（一次CT变比为600：1）：10600A /1005000Al 瞬时速断保护动作时间： 20msl 过流保护延时时间： 0.01s99.99sl 整机功耗： 1Wc） 其它参数l 箱体采用不锈钢材料制成，外壳防护等级： IP64l 重量： 27kgl 箱体颜色： 国际灰3.6.1 快速智能柱上断路器功能特点l电流速断、定时过流保护等功能，保护参数整
30、定配合方便；l数据记录功能，能最少记录31次开关动作信息，可查询开关动作及线路故障情况；l具有自动重合闸功能，瞬时故障消失后可自动恢复供电；l小电流接地系统单相接地保护功能，可利用故障区段来识别故障线路；l短消息功能，能够适时的将开关的工作信息通过短消息发送给指定的手机用户；l使用太阳能电池作为供电电源，无须外接电源即可实现电动操作；l采用磁致动机构，稳定可靠，无须定期维护；l采用进口户外环氧树脂作为外绝缘材料，寿命长达15年以上，耐候性好，无油、无SF6，符合环保要求；l选用专用遥控器可实现遥控操作，无须上杆即可实现停送电操作；l一体化刀闸机构，结构紧凑，同断路器之间有连锁机构，有效防止误动
31、作；l不锈钢箱体，免维护。3.7 快速智能柱上断路器配置3.7.1 单台设备配置AB-3S-12/630-20快速智能柱上断路器配置备注部件数量AB-3S-12断路器本体（内置CT与CVT）1台GW-12隔离开关1套选配AB-3S-12断路器控制箱（内部预留通信终端空间，并提供供电电源）1套无线猫1只太阳能电池板1块专用连接电缆2根支架（本体、控制箱、PT）1套选配3.7.2 江西变同宁906线路设备配置江西变同宁906线路一次设备总配置清单：AB-3S-12/630-20快速智能柱上断路器：10套。3.7.3 江西变同新908线路设备配置江西变同新908线路一次设备总配置清单：AB-3S-1
32、2/630-20快速智能柱上断路器：9套。3.8 配网管理3.8.1 初期江西变同宁906线路、江西变同新908线路初期只需考虑上述一次设备的配置投入，运行时在一次设备的控制装置上设置相关工作人员的手机号码，即可随时了解一次设备的动作情况及线路故障信息。3.8.2 监控中心（第二期）如相关工作人员需要对一次设备进行简单的远程控制操作、维护管理，可以增加监控中心配置。a） 主要功能u 实时数据监测：可远程监测配网线路电压与电流信号，监视开关状态；u 远程控制：根据配网线路运行工况，实现遥控功能；u 远程参数显示与设置：可远程设置开关设备参数，修改保护定值；u 系统对时；u 历史数据查看：远程查看开关设备的动作事件记录。b） 基本配置监控中心备注部件数量PC工控机1套GPRS1套专用后台软件1套UPS电源1台GPS标准时钟1套打印机1台选配3.8.3 远期规划 实施城区其他环网及辐射、分支线路的馈线自动化； 环网线路之间的联络 实现配变台区监控； 低压无功补偿 进行部分小区的远程抄表 实施配网通信系统改造 实现主站配网系统的结构和功能，实施DMS配电管理； 实施地理信息系统GIS 实施配网应用分析软件图4 江西变同新908线路图