分支分界开关各地应用经验及典型应用方案20101014(珠海许继)
分支分界开关在各地的应用经验
及典型应用方案
珠海许继电气有限公司
2010年10月
目录
1 用户/分支线路的故障分析 (2)
2 分支分界开关开发及应用情况 (3)
2.1 北京用户分界负荷开关应用情况 (3)
2.1.1 应用的历程 (3)
2.1.2 应用的效果 (3)
2.1.3 选择开关类型的考虑 (4)
2.2 分界开关在各地应用的经验借鉴 (4)
2.3 FZW28-12F用户分界负荷开关功能及特点 (6)
2.3.1 FZW28-12F用户分界负荷开关功能 (6)
2.3.2 FZW28-12F用户分界负荷开关特点 (6)
3 分支分界开关典型应用方案 (7)
3.1安装应用范围 (7)
3.1.1用户分界应用 (7)
3.1.2分支线路应用 (8)
3.2 设备应用功能实现 (8)
4 分支分界开关应用管理 (9)
4.1管理制度保障 (9)
4.2技术手段应用 (9)
1 用户/分支线路的故障分析
通过城乡配电网的改造，架空线路主干线路基本都逐渐实现了绝缘化，但支线线路特别是非城市核心区和城乡结合处的支线很长、属于用户产权的用户支线及用户设备其结构混杂、设备性能参差不齐，尤其是用户设备，由于缺乏规范的管理和定期的维护，发生的故障和存在的隐患逐年增多。
经调查用户波及事故在北京、上海等发达城市约占配电网事故总数的20%～30%，在中国其它城市则更高，有的城市甚至高达70%以上。由于用户设备及线路维护不当造成的故障成为影响配网供电可靠性的突出矛盾。用户故障多主要有以下几点原因：一是部分用户专用用电设备质量参差不齐，设备存在质量问题。二是部分设备使用时间长，绝缘老化，设备残旧，容易发生故障。三是用户设备缺乏日常维护和巡视，设备维护操作人员技术不熟练，操作不规范，同时缺乏技术监督和定期检测，故障很多。另外用户事故造成线路停电时，由于担心承担责任，用户往往会故意隐瞒事故，电力部门故障查找时间延长，造成线路长时间停电时，停电影响范围大，因此如何处理好用户设备及线路造成的故障成为了提高配电网供电可靠性一个重要因素。
架空线路由于运行环境复杂，易遭受自然灾害影响，故障发生几率相对较高，同时架空线路一般都较长，又分布在郊区、山区等交通不方便区域，在故障发生后，运行人员查线困难，工作量大，对供电可靠性和经济性造成较大影响。架空线路的供电半径相对都很大，分支线路较多，相当大部分为辐射线，分支线路的故障占架空线路故障的多数，同时在架空线故障单相接地又占相当大比例。
因此，解决架空线路用户及分支线路的故障特别是同时能解决单相接地故障的处理问题，是提高架空配电网供电可靠性的关键。
上述由分支线路或用户设备引起的波及事故问题，目前普遍采取的办法是在故障发生时，靠人工巡查的方式定位故障点，然靠人工巡查一处故障点往往需要花几十分钟到几个小时。如果在大分支线路和线路与用户责任分界处安置故障检测装置，进行故障诊断，并就地控制开关设备切除或隔离所发生的故障，并将故障信息上传至供电公司运行值班人员，则将有效地解决上述波及停电的问题，大大提高供电可靠性、缩小停电范围降低人工巡查强度。
2 分支分界开关开发及应用情况
2.1 北京用户分界负荷开关应用情况
2.1.1 应用的历程
根据北京电力公司的统计数据表明，由于某一用户进线线路或其设备的事故而波及10KV配电主干线路全线停电的现象时有发生，从而造成较大范围停电，上述停电约占配电网事故总数的37%，因此，需要开发一款可以将用户事故锁定在用户内部的设备。2004年7月，北京电力公司及中国电力企业联合会供电分会委托珠海许继电气有限公司进行用户分界负荷开关的研制工作。
2005年8月在完成产品试制完成后，由北京电力公司组织，在北京市通州区消弧线圈接地系统和北京市海淀区小电阻接地系统典型线路上，委托中国电力科学研究院进行了现场单相接地故障和相间短路故障模拟试验。
2005年9月，北京电力公司在新颁布的《北京10千伏及以下配电网技术标准（试行）》,明确规定:“在中压架空配电线路与用户分界点处，应安装具有隔离用户侧相间短路故障、切除用户侧接地故障功能的分界开关装置，作为第一断路器”，并下发了《10千伏架空配电线路用户分界负荷开关安装规范》、《10千伏架空配电线路用户分界负荷开关运行维护规范》、《关于做好业扩工程安装10kV 架空配电线路分界负荷开关的通知》等一系列文件。从此开始在北京批量推广应用该设备，安装点全部是在用户和电力部门线路分界点，对于新用户由用户出资安装后才给送电,对于老用户由电力部门出资逐步更换安装。
2.1.2 应用的效果
北京电力公司到目前为止共安装投运近1万台架空用户分界负荷开关（FZW28-12F），在安装之后在隔离用户故障、缩短运行人员故障判断时间、减少事故停电范围、减少了停电时间、提高10kV配电网的供电可靠性和经济性等方面起到了积极的作用。
据城区供电公司统计在2008 年 1-8 月用户分界负荷开关（看门狗）共动作隔离故障 32 次，特别在雷雨频繁的 6 月用户分界负荷开关有效的为城区供电公司准确切除了 7 次用户内部故障，避免了全线路停电事故的发生，为保障
配电网架空线的安全稳定运行发挥了重要作用，真正实现了为供电公司“看门”的功能。
城区供电公司 2007 年以后安装的所有用户分界负荷开关都具备通信监控功能，用户分界负荷开关通过无线通信方式接入配网自动化系统实现了对用户的远方监视功能，实现了用户透明化管理。该功能的实现，为城区供电公司对用户故障能够实时把握，并能够快速定位、及时处理用户故障，为优质、高效、科学的用户服务提供了有力保障。故北京电力公司建议 2010 年起，各供电公司所有用户分界负荷开关都通过无线通信方式进行监控管理。
用户分界负荷开关在架空线路取得成功后，北京电力公司建议 2010 年起各供电公司在电缆用户加装用户分界负荷开关柜，以实现对电缆网用户侧的故障进行自动的切除与隔离。
2.1.3 选择开关类型的考虑
北京电力公司在用户分界开关设计选型时在选用负荷开关还是断路器上进行了系统的分析比较，最终确定采用负荷开关形式，主要考虑以下因素：
●断路器级联方式需要上下级设备的保护级差配合，使变电站出线保护增
加时延，对设备和电网的安全运行不利。
●采用断路器除与变电站保护配合外，还必须与用户进线开关进行保护配
合，如配合不当，仍会引起事故责任纠纷。
●采用负荷开关在线路短路故障时设备仅与变电站出口断路器重合闸配
合，进行逻辑分析处理，可以保证动作100%正确，避免采用断路器有可
能由于保护配合不当造成动作不正确，易于运行人员的管理。
●断路器性价比不如负荷开关。
2.2 分界开关在各地应用的经验借鉴
分支线路及用户支线采用用户分界开关方式在日本等国家已经大量推行，近几年通过北京电力公司的带动，在国内其它地区也已在大面积推广应用，已取得很好的成效，已得到国内众多电力部门的认可。目前用户分界开关安装基本以负荷开关形式为主，只有部分地区少量采用断路器形式。
以下为各地分界开关应用的基本情况：
例：湖南省电力公司《关于推广应用10kV分支分界开关的通知》的部分内容：
一、分支分界开关主要性能和工作特点
1.FZW28-12F(FFK)型开关通过精确检测线路零序电流，自动切除单相接地故障，自动隔离相间短路故障，快速定位故障点及监控用户负荷等。
二、推广范围
1.新建10kV配电一级分支线必须采用，在初步设计中明确；
2.改造的10kV重要配电分支线也应安装上述开关；
3.在城郊线路的分界点上应安装上述开关；
4.新上用户电气设备采用高供高计且具有高压配电装置的，应通过与用户协商在产权分界点上安装上述开关；
5.对多次发生内部故障影响全线的用户，为明确责任和减少对公众用户的影响，做好故障用户的工作，在产权分界点上安装上述开关；
6.一般的普通专变用户，建议推广应用上述开关。
三、设备资金来源
1.属新建和改造电网项目的，在电网建设资金中予以安排；
2.属生产维护改造范围的，在技术改造资金中安排；
3.属于用户专变和专用分支线的，由用户予以投资。
2.3 FZW28-12F用户分界负荷开关功能及特点
2.3.1 FZW28-12F用户分界负荷开关功能
1）自动切除分支线（用户）单相接地故障
当线路发生单相接地故障时，开关检测到故障零序电流超过定值，经过延时（对于小电流接地系统，通过延时躲避瞬间接地；对于小电阻接地系统，延时须于变电站零序保护定值配合，如变电站零序定值为1s，开关定值可设为0.8s）后执行分闸, 切除接地故障。
2）自动隔离分支线（用户）相间短路故障
当分支线路发生相间短路故障时，故障电流流经该分支线安装的分界负荷开关，开关经过与定值对比判定过流发生并记忆该过流信息，当检测无压无流后（即变电站断路器跳闸），自动分闸闭锁，变电站断路器重合到分界开关电源侧，故障已被隔离。开关应用后，由于分支线路相间短路故障在变电站跳闸切除后由分界负荷开关隔离处理，保证变电站重合成功，可提高变电站重合成功率，并将故障隔离在最小区间，将故障对线路的影响降低到最小。
3）快速定位故障点，减少查线时间
分界负荷开关控制器具备通信功能，通过选配通信模块后可实现后台数据管理，满足线路监控要求。
2.3.2 FZW28-12F用户分界负荷开关特点
FZW28-12F用户分界负荷开关主要应用于架空线路，由于架空线路运行环境恶劣，易遭受自然灾害影响，同时又不便于维护等原因，架空线设备的选型要考虑满足的这种户外恶劣应用环境要求，选择免维护、少维护的产品，FZW28-12F 分界负荷开关在原理设计、结构设计、材料选择上已充分考虑这些方面的要求，并已经过在北京多年实际运行考验。其主要特点有：
1）通用性强，可适用于10kV中性点不接地、经消弧线圈接地或经低电阻等不同接地方式。
2）灵敏度高，通过内置高精度零序CT，可精确检测线路零序电流，准确捕捉各种方式接地故障。
3）开关为全密封箱体结构、电缆头出线，具有高可靠性及全免维护性；控制器采用非金属外壳特形结构（抗凝露），防护等级达到IP67（可浸水工作）；
开关和控制器通过控制电缆及航空插头连接，现场安装简便。
3 分支分界开关典型应用方案
3.1安装应用范围
本方案涉及的是全架空线路或以架空线路为主的10kv 馈线。
分支分界开关可以安装在10kV 配电线路与用户进户线的的责任分界处，由用户出资；也可用于公网分支线路的T 接处，由供电部门出资。
3.1.1用户分界应用
1、对于新装用户原则上全部都要求安装用户分界开关。
2、对暂不具备条件全部安装的可根据用户用电的性质及故障对主网的影响，各分局自行确定是否安装，原则上用户新装200kVA 及以上的与主网连接处必须使用用户分界开关，不再使用跌落式开关。
3、对老用户可根据具体情况逐步安装使用。
● 对原来曾对主网运行造成影响的用户应强制要求增加安装。
● 对于单个用户线路长度长、设备或线路老旧、故障较频繁应单独安装。
4、由于施工工地的管理及用电特点造成其较易发生故障，对于施工用电单位必须强制要求安装。
分界负荷开关及控制器
3.1.2分支线路应用
1、对于新建线路的分支线必须采用，在线路规划设计时同时列入，并规定明确设备型号及要求。
2、对于改造线路的分支线也应安装，在改造资金中同时考虑，并规定明确设备型号及要求。
3、对于运行负荷较大、故障率高的分支线路，应逐步安装选用该类型开关设备，作为隔离该线路及线路上的多个用户的故障。
4、在对于其它有特殊要求的分支分界点上安装该类型开关。
3.2 设备应用功能实现
上图中，FFK为用户或分支线路分界负荷开关（每条分支只设一台开关，大分支当成主干线处理）；CB为变电站出口断路器；LBS为线路分段开关，全部为负荷开关，如原来线路上采用断路器应将保护退出。
其具有以下基本功能：
●当分界负荷开关负荷侧线路发生单相接地故障时，该开关经检测零序电
流延时判断为永久故障后跳闸，直接切除故障。
●当分界负荷开关负荷侧发生相间短路时，变电站出口断路器跳闸，故障
支线分界负荷开关在线路失电后分闸并闭锁，变电站重合后，相邻线路
恢复供电，故障线路被隔离。
4 分支分界开关应用管理
4.1管理制度保障
为保证分支分界开关应用的落实、设备的正常安装使用，取得应用效果，各使用单位应根据自己的具体情况，制订从设备的应用、安装使用到日常维护等一系列管理制度。
1、分支分界开关应用的落实：如对新用户报装的管理、新建改建线路如何落实在分支线路中应用。
2、分支分界开关安装使用管理：如设备的检验验收项目及检验方法、设备的安装管理规定、设备的保护定值整定及管理。
3、分支分界开关日常维护管理：如设备的巡视、故障的查找及统计管理等。
4.2技术手段应用
分支分界开关（如使用分段断路器，含分段断路器）控制器均应具有通信功能，根据具体情况分界开关可以接入配网自动化系统，也可以在各分局建设专用分界开关监控系统，实现实时监控，做到对分支或用户故障能够第一时间掌握，并能够快速定位、及时处理用户故障，也为配网线路、用户的正常运行及事故时的监测、保护、控制和管理提供了有效工具，为优质、高效、科学的用户服务提供了有力保障。在目前阶段可以采用无线公网通信方式，实施简单，应用灵活，不受地域限制，适合架空线路易动的特点。