分段器

分段器（Sectionalizer）是一种与电源侧前级开关配合，在失压或无流的情况下自动分闸的开关设备。

当发生永久性故障时，分段器在预定次数的分合操作后闭锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段的目的。

若分段器未完成预定次数的分合操作，故障被其它设备切除了，则其将保持合闸状态，并经一段延时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准备。

分段器一般不能断开短路故障电流。

分段器的关键部件是故障检测继电器（FDR）。

根据判断故障方式的不同，分段器可分为电压——时间型分段器和过流脉冲计数型分段器。

10kV配电网多为辐射性树状式供电。

这种供电方式一且在某一点出现线路故障，如何在最短的时间内完成对故障区段的定位、隔离和恢复健全线路的供电，达到国家电力公司提出的可靠性99.96%的目标，是摆在我们面前的一项迫切任务。

1 性能介绍(1)重合器：重合器是可按照预先确定的分断和重合顺序，在电路中自行开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁的本体控制设备。

预置了多条I-t曲线，其中有一条快速和多条慢速动作曲线。

实际动作时，重合器按快速动作曲线和整定的一条慢速动作曲线进行多次分、合操作。

典型操作为"四分三合"，并根据前后配台，可整定为"一快三慢"或"二快二慢"。

(2)分段器：分段器由切除负荷的灭弧室和隔离刀闸及控制器组成。

分段器配合重合器使用，在达到整定次数或延时分闸时间后在无电流下自动分闸和复位，但不具备Ｉ-t特性。

一般安装在10kV配电网的分支点或规定的分段点，和安装在电源侧的重合器串联运行。

根据对故障判定采样的参数不同，分段器可分为"电压-时间式"和"过电流脉冲计数式"。

过电流脉冲记数式分段器的控制器也具有躲涌流措施。

(3)重合器与分段器的配合：重合器与"过电流脉冲计数式"分段器配合时，主要是分段器应选择合适的启动电流值，防止少记或误记。

所以，在配合上，重合器必须能检测到并能动作于分段器保护范围内的最小故障电流。

此外，分段器的记忆次数至少必须比后备保护闭锁前的分闸次数少一次，而记数的记忆时间(或延时分闸时间)必须大于重合器累积故障开断的时间。

重合器与"电压-时间式"分段器的配合主要是重合器的重合时间间隔和各分段器延时合、分闸的时间之间的巧妙配合。

当分段器保护范围内的线路出现过流或短路永久性故障时，其控制器可记忆后备保护开断故障电流的次数(或在后备保护开断故障电流后延时分闸)，并在达到整定的记忆次数时(或达到延时分闸时间后)，分段器在故障电流开断0.1s后自动分闸闭锁，隔离故障线路，使重合器成功重合于其它非故障线路。

若是瞬时性故障，重合器经几次重合成功，此时重合器的开断次数(或累积开断故障的时间)尚未达到分段器的控制器整定分闸次数(或延时分闸时间)，则分段器的控制器在记忆时间后自动复位，清除以上记数。

2 主要应用用于配电网络应用于辐射性树状配电网。

根据辐射性树状配电网的结构特点，宜采用"过电流脉冲计数式"分段器配合重合器进行故障的定位、隔离和恢复非故障线路的供电。

如图1。

(1)假定永久性故障发生在A处，当故障电流大于FD1和CH1的最小启动电流时，CH1动作，FD1对CH1的动作次数进行计数，当达到FD1的整定次数时，在故障电流被CH1切除0.1s后，FD1由于控制器发出命令而自动分闸，将故障线路分离出去，CH1再次重合则成功。

若FD1记忆CH1的动作的次数未达到整定次数时，故障已消除，则FD1在预先整定的复位时间内自动复位，FD1仍处于合闸状态。

(2)假定永久性故障发生在B点，由于设定FD4的启动值小于CH2的启动电流值，而CH2的启动电流值小于CH1的启动电流值，CH2的重合时间间隔小于CH1的重合时间间隔，CH1检测到故障电流后整定的动作时间比CH2延迟一些，则CH2动作，由FD4记忆CH2的动作次数，在达到整定次数时，在故障电流被CH2切除0.1s后，FD4控制器发出分闸命令而自动分闸，将FD4以后的故障线路分离出去。

若FD4记忆CH2的动作次数未达到其整定次数时故障已消除，则FD4在预先整定的复位时间内自动复，FD4仍处于合闸状态。

一、分段器的分类按相数分为卑相、三相；按灭弧介质分为油、真空、SF6按控制方式分为液压控制、电子控制；还按动作原理分为跌落式分段器、重合分段器、组合式分段器等。

1．液压控制原理液压控制的主要优点是经济、简单、可靠、耐用及维修时不需要特殊的工具、昂贵的仪器和复杂的技术培训。

其缺点是保护特性无法做到足够精确和快速，选择范围窄，调整不够方便。

整定保护特性时，必须停电，打开箱体后才能进行.液压机构主要由一串连于主回路的圆筒线圈、棒式铁芯、分闲活塞、弹簧和两个逆止阀组成。

以分段器整定为三次计数为例，当流过分段器的线路故障电流大于线圈额定电流的1．6倍时，铁芯被吸下移，压缩弹簧。

同时,有一部分油通过铁芯的中央孔道被向上压至铁芯下移形成的空间。

当故障电流切除后，铁芯被释放，并在弹簧作用下向上返回其初始位置。

由于逆止阀的作用，进入上部空间的油无法通过铁芯的中央孔道流回下部，故这部分油便将分闸活塞推上一步。

于是，分段器以这种方式记上下级保护开断了一次故障电流。

由此可见，仅当线路故障电流被开断后，分段器才进行计数。

上级保护重合后，若故障电流仍存在，则铁芯又被吸下，并又有部分油进入铁芯上部的空间。

故障电流再次切除后，弹簧重新将铁芯向上复位，进入铁芯上部的油将分闸活塞再次推上一步，使分段器记下上级保护的第二次开断。

若线路故障持续到上级保护的第三次开断，则分闸活塞将分闸杠升至足够高度，释放分闸锁扣，将分段器的主触头分开。

若线路故障是瞬时的，并在上级保护的第三次开断之前被消除，则分段器的分闸活塞缓慢向下返回其初始位置，同时消除“计数”。

液压分段器的复位时间，大约每分钟复位一次计数。

分段器分闸后，必须手动将其合闸。

液压控制分段器的最小启动(计数)电流为其串联线圈额定电流的1．6倍，改变分段器启动电流时需要换串联线圈。

这种更换需打开分段器箱体后方可进行。

2．电子控制原理电子控制分段器省掉了串联线圈和液压计数机构，线路过电流靠分段器的套管式CT进行检测。

CT 二次侧的电流经隔离变压器和整流电路，进入计数继电器，对计数电容充电。

计数电容将其所储能量供给计数和记忆电路。

当达到整定的计数次数后，点火电路导通，由分闸储能电容放电操动分闸线圈，使分段器释能分闸。

若线路故障是瞬时性的，分段器的电子记忆将农整走的记亿时间内保持其计数，而后缓慢将计数清零。

电子控制分段器的记忆时间可以调节，并具有多种抑制功能，提高了动作的选择性，使分段器可有效地区哪些是在其保护范围内出现的故障。

如：电压抑制功能可使分段器不误动于不是其后备保护所开断的线路故障电流：冲击电流抑制功能可使分段器不误动于网络中的合闸涌流。

3．跌落式分段器动作原理跌落式分段器的外形与跌落式熔断器相似，但其“熔管”是设置在主回路中的金属载流管。

载流管内装一印刷电路板，配有逻辑、记数和控制回路。

管外套有两只CT，为逻辑控制回路提供电源和输入信号。

如线路电流上升到超过某一整定值时，逻辑回路记录这个电流的通一断脉冲信号，并保持25s。

当上级保护重合成功时，分段器不会动作。

但当上级保护第一次重合后故障电流仍存在，则逻辑回路确认是永久性故障而准备脱扣。

当上级保护二次开断故障后，点火回路在0．1s内导通，点燃启动器，释放分闸锁扣，使载流管跌落，分段器分闸；隔离故障区段。

由于启动器仅用于脱扣，所需能量不大，且载流管跌落时线路已失电，故分段器分闸时噪声很小。

这种分段器动作后，需更换启动器，然后手动重新投入。

4．组合式分段器原理这种分段器由负荷开关、电源…变压器和电子控制箱三部分组成，分离安装。

线路上每隔一定距离设置一台这种分段器。

以图1为例，第五区域发生故障时，主保护断路器跳闸，随之各分段也跳闸。

过一重合间隔后，断路器自动重合，各分段器也按整定时间(本例中DM1一10s，DM2—20s，DM3一30s，DM4一60s)依次关合，但60s后关合DM4的故障点又被接通，于是全线再度停电，由于DM4已检测到故障点位置，故当断路器第二次重合时，DM1 DM2 、DM3 依次重合，而DM4保持分闸状态，隔离故障区段。

同时，变电站内的区域显示器示出故障发生在第五区域。

二、分段器的选用要求选用分段器时必须考虑以下因素：系统电压必须使分段器的额定电压等于或大于系统最高工作电压：最大负荷电流分段器的额定电流应大于预期最大负荷电流。

最大故障电流分段器的热稳定电流必须等于或大于使用场合的最大短路电流，其动、热稳定时间必须大于上级保护的开断时间。

此外，使用分段器时最困难的问题是与电源侧和负荷侧其它保护设备的配合。

分段器的保护配合应注意以下问题：．1．启动电流分段器的启动电流应为上级保护最小分闸电流的80％。

当液压控制分段器与液压控制重合器配合使用时，分段器与重合器选用相同额定电流的串联线圈即可。

因为液压分段器的启动电流为其串联线圈额定电流的1．6倍，而液压重合器的最小分闸电流为其串联线圈额定电流的2倍。

电子控制分段器启动电流可独立于其顷定电流直接整定，但必须满足上述“80％”原则。

2．记录次数分段器的记录次数至少应比上级保护的开断次数少一次。

当数台分段器串联布置时，负荷侧分段器应依次比其电源侧分段器的计数次数少一次。

3．记忆时间分段器的记忆时间必须保证长于上级保护动作的总累积时间(TAT)。

液压控制分段器的记忆时间不可调节，由分闸活塞的复位快慢所决定。

上级保护动作的总累积时间(TAT)为上级保护操作顺序中的各次故障涌流时间与重合间隔时间之和，见图2。

TAT与油温的关系若分段器整定为三次计数分闸， TAT＝R1十F 2十R2十F3；若整定为两次计数分闸，TAT＝R1十F2；若整定为一次计数分闸，则无需考虑记忆时间。

液压控制分段器与后备保护配合时，必须保证下列两点：(1)累积故障涌流时间F不能超过允许TAT的70％，即三次计数时(F2十F3)／(R1，十F2十R2十F3)＜0．7；两次计数时，F2／(R1十F2)＜0．7。

(2)最高油温下，TAT不得超出图3 的允许配合区域。

电子控制分段器的记忆时间可以选择。

为提高保护性能，电子控制分段器常具有一些附加功能，可供用户选用。

如：1．快速复位功能2．电压抑制功能。

3．电流抑制功能。

和上级保护配合时，应充分利用这些抑制功能，以达到理想的配合。

三、分段器与上级开关设备的配合分段器的上级开关设备可以是采用重合闸保护的断路器，或是重合器。

分段器与重合器的配合原则也适用于分段器与断路器的配合。