“电压 -时间型”自动化开关应用原理的分析

陆莹

广西大学 电气工程学院 广西南宁 530000

广西电网有限责任公司南宁供电局 广西南宁 530000

摘要：在大力推广配网自动化建设的背景下，为提高农村配网自动化水平，解决线路发生故障自动隔离，减少故障查找时间，提高线路供电可靠性研究的需求，自动化开关应用和研究是必不可少的。目前很多农村电网根据其简单网架结构，结合自动化开关的工作原理和功能特点，选用“电压-时间型”自动化开关来建设智能电网。本文主要通过研究“电压-时间型”自动化开关的应用原理，展现其处理故障步骤，这对未来配网自动化配置前期工作和应用研究有一定的意义。

关键词：“电压-时间型”；自动化开关；原理；应用

前言

在目前的农村配电网系统中，在某一馈线出现故障后，大部分都是需要人工进行排查。配网自动化系统的出现则是利用自动化装置监测配电网的运行状况，及时发现故障，进行故障定位，隔离和恢复对非故障区域的供电，极大缩短计划停电时间和故障停电时间，满足提高供电可靠性、改善供电质量、提升配网管理水平的业务需求。

我国大部分农村地区网架结构单一，多为单辐射型结构，并且多为架空线路，因此多数农村地区建设智能电网主要以“电压-时间型”自动化开关相互配合。

1.“电压-时间型”自动化开关工作原理

“电压-时间型”自动化开关主干线分段及联络开关采用装设“电压-时间型”负荷开关，其工作是根据开关“无压分闸、来电延时合闸”，即开关两侧失压后自动分闸，一侧得电后延时合闸的电压时间闭锁合闸逻辑以及联络开关单侧掉电自动投入的工作特性，同时，配合变电站出线断路器进行重合闸，自动隔离故障，恢复非故障区域的正常供电。

自动化负荷开关以分段模式进行，隔离故障区域主要依靠负荷开关的闭锁合闸功能，以下说明其负荷开关闭锁合闸逻辑：

图1.1自动化负荷开关闭锁合闸逻辑

其中，X时限闭锁是指X时间内闭锁，即自动化负荷开关原状态在分闸，单侧得电后，在设定的时限（X时限）内失压，则保持分闸状态并反向闭锁合闸（故障点在此开关之前）；Y时限闭锁是指在Y时间内闭锁，即自动化负荷开关原状态在合闸，合闸后在设定时间内（Y时限）失压，则自动分闸并正向闭锁合闸（故障点在开关之后）。X时限（一般设定为7s）＞Y时限（一般设定为5s）。

自动化联络开关LS具有“单侧失压，延时合闸”工作逻辑，并具有一下两个闭锁合闸工作特性：1.闭锁合闸，即开关处于分闸状态时，两侧有电压时禁止合闸（常开状态）；2.瞬时加压闭锁，即故障点在联络开关之前线路区域时，实现脉冲残压闭锁合闸。

根据工作特性，以图例说明“电压-时间型”自动化开关处理故障步骤，其中，故障分为速断故障、过流故障和接地故障。

2.“电压-时间型”自动化开关处理速断、过流故障

因速断故障、过流故障的判断由变电站进行，变电站出线断路器可接收到此类故障信息进行多次自动重合闸动作。以图例说明“电压-时间型”处理速断、过流故障步骤：

1）馈线正常工作时，LS联络开关（常开）为两条馈线的可转供电环网点，馈线上的就地型“电压-时间型”自动化开关处在正常合闸状态，馈线正常供电。

图2.1 馈线正常工作状态

其中，CB1、CB2：变电站出线断路器

F001、F002、F003：馈线1自动化开关

F101、F102、F103：馈线2自动化开关

LS：联络开关（常开）

：开关在合闸状态

：开关在合闸状态

2）馈线在正常工作状态下发生速断或过流故障。

图2.2线发生速断或过流故障

3）变电站检测到故障信息后出线断路器CB1动作分闸，导致全线无电，线路1全线自动化开关F001、F002、F003因失压分闸，线路段a、b、c、d区域因变电站出线断路器CB1分闸全线无电。

图2.3馈线变电站出线断路器CB1分闸

4）断路器CB1第一次自动重合闸。

图2.4变电站出线断路器CB1第一次重合闸

a、若为瞬时性速断或过流故障自动躲避，恢复全线正常送电。

b、若为永久性速断或过流故障，馈线恢复送电至故障点。由于变电站出线断路器CB1再次检测到故障点，再次进行保护动作分闸，全线自动化开关因失压均分闸。同时，自动化开关F002执行Y时限闭锁，自动化开关F003执行X时限闭锁，完成故障点所在区域段线路的定位隔离。

图2.5 b、永久性速断或过流故障隔离故障区域

5）若为永久速断或过流故障，变电站出线断路器CB1第二次重合闸，开关F001、F002依次延时合闸，恢复故障点前非故障区域的线路的正常供电，线路段a、b区域均正常送电。

图2.6 恢复故障点前非故障段区域供电

6）通过远方遥控（需满足安全防护条件）或现场操作联络开关LS合闸，恢复全线非故障区段正常供电，线路段a、b、d区域均正常送电。

图2.7 恢复全线非故障段区域供电

3.“电压-时间型”自动化开关处理接地故障

当馈线发生接地故障时，若变电站断路器已投入接地选线功能，则处理故障过程与速断、过流故障处理过程一致；若变电站断路器未投入接地选线功能，则检测到接地故障信息，无法判断馈线故障而自动动作，故需采用人工拉路的方式处理。

发生接地故障时，若变电站未投入接地选线功能，“电压-时间型”自动化开关在接地故障发生后需要人工对变电站出线断路器CB1人工分闸代替发生速断或过流故障变电站检测到故障信息后出线断路器CB1动作分闸这一步骤。馈线1中自动化开关均因失压分闸，后需要再次人工申请变电站出线断路器CB1合闸。若为瞬时性接地故障自动躲避，恢复全线正常送电；若为永久性速断或过流故障，后续故障处理步骤与上述发生速断或过流故障步骤一致。

特别指出的是，若变电站未投入接地选线装置的情况下，自动化开关只能对电源侧第一个自动化开关F001后的接地故障实现自动处理隔离，对于变电站出线断路器至开关F001之间的接地故障无法识别隔离，这只能该依靠人为判断是否为故障段线路或者对变电站出线断路器CB1做“合于接地故障Y时限内分闸”逻辑改造。同时，由于人为操作变压器出线断路器CB1的时间不可控情况下，联络开关LS不能投自动分合闸功能。

4.结语

“电压-时间型”自动化开关结合相对应的功能特点与变电站的相互配合，变电站内出线断路器需要配置2次及以上的重合闸功能，可以让馈线自动化开关进行闭锁功能，实现隔离故障，隔离故障处理。装设“电压-时间型”自动化负荷开关要求实用的电网架构简单，其适用于B类、C类区域以及D类具有网架条件的架空、架混线路，变电站出线断路器具有常规的速断故障保护和过流故障保护，出线开关装有接地故障选线装置并且具备选线动作的线路，其中，网架结构最理想是2-1单环网网架结构，故农村地区多采用“电压-时间型”自动化开关。

配网自动化建设大部分地区几乎是没有实现的，截止目前，可以说地方配电网自动化基本上实现了跨越式发展。但是，还存在很多问题，农村地区配网自动化应用管理水平还有很多值得改善的余地。^[1] 配网自动化系统是电力行业的未来发展的趋势，所以，对“电压-时间型”自动化开关的研究对提高电力部门的供电可靠性以及完善电网规划有着重要意义。

参考文献：

[1]冯明，孙婧思.农村配电自动化的发展及运行管理探究[J].绿色环保建材，2020（01）：224-224+227.