帶接地檢測功能的負(fù)荷開關(guān)自動化中應(yīng)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(fù)荷運(yùn)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(shè)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(shè)備劣化的有效措施。
　　
　　近年來，國內(nèi)開發(fā)了應(yīng)用在變電站內(nèi)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(shù)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(fù)荷開關(guān)，并談?wù)勂湓谂渚W(wǎng)自動化中的應(yīng)用。

　　2、帶高精度接地檢測功能的負(fù)荷開關(guān)

　　該負(fù)荷開關(guān)（以下簡稱接地檢測開關(guān)）是引進(jìn)日本安川電機(jī)株式會社技術(shù)生產(chǎn)的。該類開關(guān)在日本已有15年的運(yùn)行經(jīng)驗。產(chǎn)品的設(shè)計壽命為30年免維護(hù)。
　　
　　接地檢測開關(guān)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(jìn)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(nèi)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(chǎn)品外形如圖一所示。


　　2.1 接地檢測開關(guān)的構(gòu)成和主要功能


　　2.2 ZCT的特性
　　
[$page]　　在負(fù)荷開關(guān)內(nèi)部設(shè)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(cè)導(dǎo)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(cè)導(dǎo)體配置來說，三相的時候當(dāng)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(guān)的主要特點(diǎn)
　　
·小型、輕量，安裝作業(yè)容易。接地檢測開關(guān)的總重只有120kg。
　 ·耐污性能高。獨(dú)特的瓷質(zhì)絕緣子，防污等級達(dá)到Ⅳ級；操作機(jī)構(gòu)的防護(hù)等級達(dá)到IP67；所有外露件采用不銹鋼制品，并涂裝三層防護(hù)漆。
　 ·電氣壽命長。開關(guān)可以開斷額定電流1000次。開關(guān)采用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)，主觸頭采用多點(diǎn)接觸方式，滅弧原理是自能式旋轉(zhuǎn)滅弧技術(shù)。
　 ·安全性高。開關(guān)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(guān)發(fā)生氣體泄漏，開關(guān)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(guān)采用彈簧操作機(jī)構(gòu)。電動合閘采用24V直流電機(jī)驅(qū)動；電動分閘采用24V直流電磁線圈；合閘保持采用機(jī)械摯子。這種構(gòu)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(guān)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(guān)可適用于以上兩種方式。同時。接地檢測開關(guān)也可以組建單獨(dú)的“接地檢測開關(guān)系統(tǒng)”，這種系統(tǒng)主要用于自動檢測并隔離接地故障，達(dá)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(diǎn)接地系統(tǒng)中發(fā)展而來。組建這種DA方式的線路開關(guān)可以是重合器、分段器及環(huán)網(wǎng)供電單元等。由負(fù)荷開關(guān)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(diǎn)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(diǎn)。
　　
　　目前國內(nèi)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(xué)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(guān)，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(guān)設(shè)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(guān)一般由負(fù)荷開關(guān)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(diǎn)。
　　
　　它的最大優(yōu)點(diǎn)是：從理論上可以配合無限臺數(shù)的分段開關(guān)；能用在放射型線路和環(huán)網(wǎng)線路中且無須采用通信設(shè)備。在變電所通過設(shè)置一種計時裝置就能確定故障點(diǎn)位置。
　　
　　它的缺點(diǎn)是：線路開關(guān)隔