開關(guān)站運行問題和改進

為提高供電可靠性，推廣使用電纜，逐步取消架空導(dǎo)線，一般在城區(qū)和開發(fā)區(qū)采用開關(guān)站模式供電。目前，已有7個開關(guān)站投入運行，并計劃把城區(qū)(約10 km2)劃成10塊，每一塊建造1個開關(guān)站，今后城區(qū)全部采用開關(guān)站供電。城區(qū)的開關(guān)站實現(xiàn)了遙控、遙信、遙測，每個開關(guān)站有二回電源進線(目前暫為一回)，每3個開關(guān)站為一組互相聯(lián)絡(luò)、互為備用，以進一步提高開關(guān)站的供電可靠性。從1992年第1個開關(guān)站投入運行到現(xiàn)在，這些開關(guān)站充分發(fā)揮了它們的功能，滿足了我們預(yù)期的要求。

但這些開關(guān)站在運行中也出現(xiàn)了一些問題，下面列出其中的2個主要問題，并加以分析，提出改進措施，進一步提高了開關(guān)站的供電可靠性。

(1)事故現(xiàn)象

在開關(guān)站出現(xiàn)線路發(fā)生故障時，會出現(xiàn)開關(guān)站不跳閘，而變電所出線開關(guān)跳閘的越級跳閘現(xiàn)象。一次，用戶變壓器的高壓側(cè)發(fā)生相間短路，除用戶變側(cè)開關(guān)跳閘外，開關(guān)站側(cè)出線開關(guān)及開關(guān)站進線開關(guān)也越級跳閘，引起開關(guān)站全站停電，同時，開關(guān)站的"三遙"功能中斷，擴大了停電范圍，延長了停電時間。

(2)原因分析

1997年以前，我局變電所10 kV出線的保護時限為速斷0.5s，過流1s。為了進行時限上的配合，設(shè)計方案采用:開關(guān)站進出線柜均為去分流式定時限保護，時限整定為速斷0.1s，過流0.4s，用戶高配采用去分流式反時限保護。但是，隨著電網(wǎng)的建設(shè)和改造，線路的短路容量越來越大，如我局的110 kV靜德變，該變電所緊鄰鎮(zhèn)海發(fā)電廠，其10 kV母線的短路容量在最大運行方式下達371 MVA，如此大的短路容量在線路發(fā)生短路時，對電纜、線路閘刀及變電所設(shè)備的沖擊和損壞是非常大的，我局已發(fā)生好幾次因線路短路而引起變電所母排損壞和線路閘刀燒毀的事故。為此，在1997年初，全局變電所10 kV出線的保護時限調(diào)整為速斷0.1s，過流0.4s，同時，把變電所的時間繼電器也由電磁型更換成高精度靜態(tài)時間繼電器。由于開關(guān)站的時限整定值已經(jīng)小到不能再小的地步，因此，開關(guān)站與變電所之間就無時限配合上的裕度，越級跳閘事故屢有發(fā)生。由于開關(guān)站采用去分流方式跳閘，一旦變電所先于開關(guān)站跳閘，切斷了故障電流，則開關(guān)站開關(guān)就會因失去分閘電流而不能跳閘;此時，變電所出線開關(guān)在重合閘時，就會合在故障線路上，導(dǎo)致重合閘失敗。另外，設(shè)計方案中用戶高配、開關(guān)站進出線開關(guān)之間自身時限配合不足，造成用戶高配發(fā)生故障時，開關(guān)站進出線開關(guān)與用戶高配進出線開關(guān)一起跳閘。由于開關(guān)站"三遙"電源取自壓變及公用變，開關(guān)站進線或變電所出線一跳閘，"三遙"電源消失，"三遙"功能隨之中斷。

(3)改進方案

在變電所出線保護時限更動后，在開關(guān)站中想要設(shè)計出與變電所時限相配合的繼保模式將十分困難，而且會使開關(guān)站繼保復(fù)雜化。對于開關(guān)站的繼保方式，我們的原則是簡單，可靠，經(jīng)濟，實用。根據(jù)此原則，采用以下幾個方案:

1)取消開關(guān)站的進線保護，并對跳閘回路作改造，使電流繼電器動作后，經(jīng)時間繼電器延時，對跳閘回路自保持，確保分閘。此時雖然開關(guān)站出線故障時可能會引起變電所開關(guān)站出線柜同時跳閘，但變電所出線柜的重合閘將彌補此無選擇性動作。此種方式站用電應(yīng)能夠擁有不間斷電源UPS。在管理上，我局派專人負責(zé)開關(guān)站的運行，杜絕小動物竄入，滲水等引起的開關(guān)站故障，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的事故隱患，使開關(guān)站本身的故障率降低到最小限度，這也同時為取消開關(guān)站進線柜的保護創(chuàng)造了條件。

2)把開關(guān)站出線柜的時限，控制在速斷0.1 s以內(nèi)，過流0.4 s以內(nèi);時間繼電器采用JSJ-32AS高精度靜態(tài)時間繼電器。如果經(jīng)過分析允許的話，把速斷時限調(diào)整為0 s，過流為0.2~0.3 s，以盡量避免變電所出線柜無選擇性地動作。

3)開關(guān)站的所有出線柜和用戶高配開關(guān)柜均采用真空負荷開關(guān)-熔斷器組合電器，使用高壓限流熔絲，而開關(guān)站的進線和聯(lián)絡(luò)開關(guān)仍采用真空開關(guān)。目前，熔斷器的熔絲額定電流可達200 A，完全能夠滿足開關(guān)站出線要求。今年，我局在蟹浦化工區(qū)將要新建的一個開關(guān)站，就設(shè)計采用該方案，其進線開關(guān)采用ZN17A-10/1250真空開關(guān)，其出線柜采用ZFN5-10/630真空負荷開關(guān)。

為防止變電所出線開關(guān)重合在故障線路上，對電纜及變電所設(shè)備造成第二次沖擊，城區(qū)開關(guān)站的理想模式是實現(xiàn)配網(wǎng)自動化。目前，我局所屬的所有10 kV開關(guān)站、35 kV變電所已全部實現(xiàn)無人值班，110 kV變電所也實現(xiàn)了綜合自動化或調(diào)度自動化，同時，變電所至調(diào)度的通訊通道為光纜，開關(guān)站至調(diào)度的通訊通道為通訊電纜，所有開關(guān)均為真空開關(guān)，因此，實現(xiàn)城網(wǎng)(開關(guān)站)配網(wǎng)自動化的條件已經(jīng)具備。如果配網(wǎng)自動化實現(xiàn)，其模式應(yīng)該是:保留變電所出線開關(guān)的速斷、過流保護，取消下面其它各級開關(guān)的保護，則一旦發(fā)生故障，變電所出線開關(guān)先跳閘，然后調(diào)度端的主機可根據(jù)變電所、開關(guān)站的RTU信號判斷是哪一段線路發(fā)生故障，然后發(fā)令斷開故障段線路開關(guān)，合上正常段線路開關(guān)，使正常段線路恢復(fù)供電，大大提高城網(wǎng)的供電可靠性。此時，站用電應(yīng)使用大容量不間斷電源UPS，以保證遠動系統(tǒng)的電源供應(yīng)。

(1)事故現(xiàn)象

在對某開關(guān)站恢復(fù)送電時，會出現(xiàn)個別出線開關(guān)柜跳閘現(xiàn)象，信號繼電器顯示為過流動作，但對該開關(guān)柜再次合閘，卻可以合上。出線開關(guān)柜電流互感器變比為150 A/5 A，電流整定值(二次側(cè))為過流5 A，速斷15 A。投上后，從電流表上看出該線路的負荷電流為50 A，大大小于150 A的動作電流(一次側(cè))。

(2)原因分析

該線上的用戶變壓器共有15臺，容量總計為2710 kVA，額定電流為156 A，而變壓器空載沖擊電流約為其額定電流的6~7倍，因而線路在合閘瞬間的沖擊電流可達6×156 A=936 A，是過流整定值的6.24倍。圖1為去分流式定時限保護回路圖。

在開關(guān)站送電之前，無站用電，因而WCLa，WCLc之間電壓為零，時間繼電器觸點2KT處于閉合狀態(tài)。在送電瞬間，由于沖擊電流，使出線開關(guān)柜的3KA、4KA動作，且電流繼電器的動作時間與沖擊電流的大小成反比。當(dāng)觸點3KA2、4KA2的。

斷開時間小于時間繼電器2KT的啟動時間時，觸點2KT仍然保持閉合狀態(tài)， 結(jié)果， 3KA1、 4KA1、2KT閉合，引起1KM、2KM動作，最后使開關(guān)跳閘。此后再去合該開關(guān)，由于壓變柜已帶電，2KT已啟動，觸點2KT處于斷開狀態(tài)，此時的沖擊電流，會在觸點2KT的延時范圍內(nèi)衰減完畢，因此合閘能夠成功。這種現(xiàn)象總是出現(xiàn)在所帶變壓器較多，合閘時沖擊電流較大的線路上。

(3)解決辦法

開關(guān)站配置UPS后，就可解決此問題。另外，在操作上，可在開關(guān)站帶電后，再送開關(guān)站負荷較大的線路。當(dāng)然，由于跳閘原因已經(jīng)找到，即使發(fā)生跳閘，我們也可放心地再試送一次。

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1、開關(guān)站室內(nèi)地坪必須要高于室外地坪，一般高差在15cm左右;

2、開關(guān)站室內(nèi)凈標(biāo)高也必須要滿足一定得高度，碰到的上海地區(qū)的凈高要滿足4.2m-4.5m;

3、開關(guān)站一般設(shè)兩處大門，且門為鋼質(zhì);

4、開關(guān)站內(nèi)必須設(shè)置煙感報警裝置和其他消防設(shè)施，以滿足消防驗收要求;

5、開關(guān)站內(nèi)至少要有兩處接地，且電纜溝角鐵均要串聯(lián)至接地體。

嚴格意義上來說，開關(guān)站建筑必須單獨設(shè)置，禁止混建。