10KV变电所设计中几个问题讨论

电力系统对35KV电压等级要逐步淘汰，电压从110KV直变到10KV，所以无论是住宅小区，经济开发区及工厂都会大量地碰到10KV变电所，10KV变电所运行安全，可靠，方便是至关重要的，现在就从10KV变电所实践运行中出现的一些问题，总结如下三个问题： 一、 10KV变电所进线断路器继电保护设置的问题： 以往设计10KV变电所电源进线柜的继电保护时，设有过载保护，速断保护及失压跳闸保护，真正按电力系统要求，这里只要设失压跳闸就可以了，无须再设其它的保护，但是电力系统中各个变电站要求也不一样，有的说设这个，有的说设那个，所以我们设计时就把三种保护都设上去，其实没有必要。从运行实践来看，进线柜没有必要设过载保护，过载保护就设在各出线回路及变压器回路上，哪一个回路过载，哪一个回路就跳闸，如果等到全厂（区）过载跳闸，那问题就大了。再说，过载保护是有时间配合的，如果进线开关设过载保护，那下一级出线开关的过载保护跳闸时间就得延长，如从电力系统总变电站出来的开关是一定要设过载保护的，假设它的时间整定为0.5秒跳闸，动作时间阶梯至少得0.5秒，到我们电源进线开关就得整定1秒跳闸，到了我们变电所的出线开关就得整定1.5秒跳闸，这就延长了我们变电所出线开关的过载跳闸的时间，如果进线开关没有设过载保护，就少了它这一时间阶梯0.5秒，那么变电所出线开关的过载保护跳闸的时间只要1秒。有人说进线开关过载保护是出线开关过载保护的后备保护，如果万一出线开关过载保护拒动，进线开关就起后备保护的作用了，这一点要看变电所规模的大小，如果变电所规模小，只有一，二个出线回路的，这个进线开关后备保护是有作用的，如果变电所规模比较大，这个进线开关的后备保护就失去了意义，因为进线开关的过载是按全厂（区）过载整定的，不是按某一回路过载整定的，他的动作电流比较大，起不到后备保护的作用。速断保护在实践运行中还是有必要的，因为它是切断故障电流的，系统发生短路，电流比较大，如果能有所选择地切断短路故障回路，这自然是最理想的，万一短路故障回路拒动，进线开关的速断后备保护是十分必要的。综观上述10KV变电所电源进线开关，只要设速断保护及失压跳闸保护就够了，无需设过载保护，如果设过载保护会给时间配合整定及电流大小配合整定都带来麻烦。 二、 过电压保护问题： 现在10KV变电所的断路器多数都是采用真空断路器，由于真空断路器制造技术的进步，它不仅能频繁地切断负载电流，还能有效地切断大容量的短路电流，由于它不用油，防火性能比油断路器优越，所以10KV变电所都广泛采用真空断路器。 真空断路器一个显著的特点就是动作快速，能在很短的时间内切断负荷电流及故障电流。以ZN63A-12真空断路器为例，合闸触头弹跳时间小于2ms，合闸整个过程的时间小于100ms，分闸整个过程时间小于50ms，而SN10-10少油断路器（性能比好的），合闸整个过程的时间为0.2秒，分闸时间为0.06秒，真空断路器要比少油断路器的动作迅速得多，由于动作快就会产生操作过电压。一般电路都是感性的，分合闸过程电流急速的变化，产生的过电压为U=Ldi/dt,di/dt变化率非常大，当然感应的电压U也就很大，这对电气设备绝缘耐压产生很大的威胁，因此有必要加装避雷器，以保护整个配电装置的安全。一些外国进口10KV真空断路器，没有装放电避雷器，它也能正常工作，对断路器来讲是有可能的，由于断路器制造技术的提高，绝缘材料的改进，耐压水平提高了，能经得起操作过程产生过电压的冲击，但是我们在实践运行中，不装避雷器的，经常发生不是这个元件出毛病，就是那个元件出毛病，如刀闸瓷脚击穿了，有些绝缘垫片击穿而短路了，究其原因就是真空断路器操作产生过电压引起的，断路器本身是可能承受得起过电压的冲击，但是所有配置的元件都得有这个耐压水平才行，同时安装高压柜时也得考虑这个耐压水平，方可安全供电，往往我们配的元件千差万别，有的就没有这样的耐压水平，安装过程各个环节的耐压水平，安全距离都得考虑，一个地方疏忽，就可能发生击穿事故。综上所述，真空断路器还得装放电避雷器比较安全，可以提高电气运行寿命，提高供电可靠性。 三、 10KV变电所控制操作电源问题： 对于比较大型的变电所，容量在4000~5000KVA以上的配电屏在7面以上的及双电源供电的变电所，其控制操作电源一般都采用直流电源，这是比较可靠，安全的方法，但对于容量只有1000~2000KVA以下的配电屏在4~5面的小型变电所，因投资原因都采用交流控制操作电源，国家标准图集中也有交流控制操作电源接线图。现在就这样的做法在实践中产生不少的问题，有接线错误的，有产品质量的，但交流操作本身就存在着问题，现分述如下： 其接线图： 在电源进线侧设一电压互感器1TV，当电送来时，1TV得电，交流进线上就有电，就可以对各开关进行操作，当变压器回路合闸上，中间继电器C得电，交流操作电源就切换到变压器低压侧供电，当变压器回路跳闸，交流操作电源又切换回到1TV电压互感器上。实际运行中，就发生过控制操作电源在切换过程中进线总开关跳闸了，但是它有时又不跳闸，不是一定跳闸，检查电路没有发生短路，用绝缘摇表测，对地绝缘也良好，没有发生对地闪落，那是什么原因跳闸呢？就是失压脱扣器失压跳闸，把失压脱扣器解开，重新合闸操作，结果正常，说明是失压脱扣器动作，为什么？失压脱扣器接在电压互感器的二次侧，因为操作机构是选额定电压交流220V，所以失压脱扣器也是AC220V的,如果接在电压互感器二次侧是100V，是不可以的，就改接在交流控制操作的220V母线上，当切换过程，控制交流母线有短时失电现象，结果造成失压脱扣器就动作了，有时切换得快就不会跳闸，因此采用失压脱扣器动作跳闸的，选择操作机构时，特地指明失压脱扣器线圈是100V的然后接在电压互感器的二次侧上，或是不采用失压脱扣器跳闸，而是采用如国家标准图那样，采用低电压继电器起动，通过分励脱扣器去跳闸。这样有个问题，如果是电力系统的电源出线开关跳闸，结果交流控制操作的电源都没有了，低电压继电器就是起动（所谓起动是运行带电接点常开，失电接点闭合），也没有电源起动分励脱扣器跳闸，变成进线开关不会跳闸，如果电力系统恢复供电，变电所内部准备工作来不及，会造成电动机自起动，一些有联锁的机械造成损坏等。这就是交流控制操作的一个缺点，虽然国标图集上有这个控制方案，而实际中就存在这个问题。 交流控制还有个缺点，电力系统的出线开关跳闸，交流控制的操作电源就没有了，所有的信号都消失了，是什么原因引起的故障都不清楚，设的SYM故障音响母线和YBM信号母线都发不出信号。鉴于这样的缺点，本人想对交流控制操作电源接线做些改进，是否合适，望同行批评指正。 现在有EPS交流应急电源，该交流操作所需容量又不大，电压互感器提供的功率在3级精度时，容量是500VA，我们也选一个500VA的EPS交流应急电源，增加投资不多，又可保证交流控制操作电源继续存在，这就解决了上述的缺点。
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