新型分界装置(二)

4. 新型中压分界装置的故障隔离  

4.1 一次主回路  

分界装置一次系统如图1所示，采用真空断路器+两侧隔离接地三工位开关组成配电主回路，断路器进线侧安装有避雷器、电源电压互感器，出线侧安装有计量用电压互感器、保护电流互感器、计量用电流互感器，计量用电压、电流互感器组成计量回路。  

图1  分界装置单线图  

分界装置为户外应用，外壳防护等级IP43，内部开关柜的结构组成包括：安装有真空断路器、两侧三工位开关及其导电回路、进出线和电压互感器连接套管的气箱隔室、进线电缆隔室、出线电缆隔室、电源电压互感器室、计量用电压互感器室、操动机构室、控制仪表室、计量表计室等金属封闭相互独立的功能隔室，其中气箱隔室、进出线电缆室设有压力释放通道。一次设备和二次设备隔离，各功能隔室之间相互连接所需的开孔部分采用套管或其他等效方法加以封闭，开关柜典型布置如图2所示。  

图2 分界装置隔室布置示意图  

主开关采用真空断路器，两侧隔离接地三工位开关均配备电动操作机构，根据运行、维护要求，逻辑控制可以实现从运行和热备用、运行和冷备用、运行和维护的“一键顺控”，远程操控，电力系统自动化；  

为了最大限度的保证运维、检修安全，断路器两侧配有隔离接地三工位开关，可以实现进线侧、出线侧接地。通过进线侧隔离开关闭合、出线侧接地开关合闸、断路器合闸实现进线侧接地，进线侧的接地时实现进线电缆、进线回路的检修维护。同样，出线侧隔离开关合闸、进线侧接地开关合闸，断路器合闸实现出线侧接地，用于用户侧、出线回路的检修维护，如更换电源电压互感器、计量电压互感器的高压熔断器。而断路器两侧接地，还可以更换电压互感器熔断器，不影响两侧进线。  

开关柜检修维护操作顺序表2所示。  

表2 新型分界装置接地顺序

4.2 辅助设施

分界装置电气闭锁单独设置有电源回路，与其他回路独立。操作电源由专用电压互感器提供，从而不影响计量精度，安装于进线侧，电源用电压互感器采用单独的电缆套管连接，连接电缆不穿越其它功能隔室， 500VA 电源保证断路器储能及分合闸、三工位开关电动操作、除湿加热器、配电自动化智能终端所需的电源，配备蓄电池和电池管理系统，在进线开关断电后仍可以提供电源满足保护及远程分、合闸操作。出线侧配备保护电流互感器和零序电流互感器，实现用户侧三相故障、单相接地故障的快速切断。

仪表室门上安装了断路器分、合闸按钮，合闸指示灯、储能指示灯、电流指示仪表、高压带电指示器、短路与接地指示器。仪表室和计量室设置照明设备。  

4.3 配电自动化终端  

配电自动化通过智能终端实现，具有保护功能：过流保护、延时速断保护、速断保护、过负荷报警、失压保护、单相接地故障分界保护.  

智能终端的异常及交直流消失等应有经常监视及自诊断功能，以便在动作后启动告警信号、远动信号、事件记录等。  

线路电流保护应具备三段相电流过电流保护构成的全套保护，对于小电阻接地系统采用两段零序电流过电流保护。智能终端配有单相接地、低频减载、低压减载、PT断线、过负荷告警等功能。  

通过电流采集和智能终端控制，实现断路器用户侧设备相间短路故障隔离：  

a)具备出线的相间故障检测及跳闸功能；  

b)短路故障可经复压闭锁，复压闭锁可投退；  

c)具备上送故障事件功能，故障事件包括故障遥信信息及故障发生时刻开关电压、电流值；  

d)具备3段过流保护。  

通过零序电流采集和智能终端控制，实现断路器用户侧设备单相接地故障隔离：  

a)具备馈线间隔的相间故障检测及跳闸功能；  

b)具备出线接地故障的检测与接地故障信息上传功能；

c) 判断线路发生接地故障；

d) 具备接地故障录波与通信上传功能。

4.4 通讯功能  

分界装置具有多种通讯形式，5G、WIFI、电力高速载波等通过量子加密通讯，电力量子加密模块是遵循国密算法及协议开发的安全防护设备，可为电力系统提供高效、快速、安全的通讯方案。其主要功能是作为电力业务智能终端、专变采集终端等到接入网之间的网关，负责通过无线网络传递数据，通过无线接入网关，支持电力无线专网及4G、5G无线公网。  

4.5 联锁  

分界装置应具有可靠的“五防”功能：防止误分、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电合接地开关；防止带接地开关送电；防止误入带电间隔。  

分界装置开关部分采用断路器时，配置相应的机构及联锁装置，并应具有防跳装置，对电磁操作机构应具有脱扣自我保护功能。断路器合闸后，断路器两侧隔离开关均不能分闸（手动或电动），只有断路器两侧隔离开关合闸，断路器才能合闸。  

电缆室门与接地开关采取机械闭锁方式，并有紧急解锁装置。  

进、出线单元应装有能反映进、出线侧有无电压，并具有自检功能的带电显示装置。当进、出线侧带电时，应闭锁操作接地开关。  

5. 计量  

分界装置的另一主要功能是用于电力营销计量，因此必须集成计量用电流、电压互感器和联合接线盒、智能电能表、专变终端等计量装置。根据规定，电能计量装置应按负荷的类别选择相应准确度等级的电能表和电流、电压互感器，并在设备投运前做好试验调校工作，使装置的误差满足规程的要求。  

根据DL/T448《电能计量装置技术管理规程》规定，电能计量装置按计量对象重要程度和管理需要分为五类 (I、II、III、IV、V)。分类细则及准确度等级要求如表3所示。  

表 3  电能计量装置类别和准确度要求

DL/T448-2000标准按照变压器容量对电能计量装置进行分类，分界装置运行额定电压10/20kV，配电变压器容量在6300kVA及以下，因此按照标准，变压器容量2000kVA属于Ⅱ/ I类，计量用电压互感器应该满足准确度0.2级，计量用电流互感器满足0.2S，而对于变压器容量315kVA的计量用电流互感器可以使用0.5S级。 DL/T448-2016标准修订了计量装置分类标准，按照贸易结算电压来确定类别，对于分界装置使用的10kV电压等级来说，计量用电压互感器准确度等级0.5级，电流互感器准确度等级0.5S级。

 

5.1 计量用电流互感器  

在配电网实际应用中，一些电路的负荷电流经常在不到额定负荷百分之三十的电能运行，因此需要“S”级电流互感器，以保障电能计量在1%-120%负荷之间的准确计量。电流互感器额定输出容量是指额定一次电流、额定变比的条件下，保证所要求的准确级所能输出的最大容量（伏安数），如果配备不合理，就会增大计量装置的误差，不仅设备浪费，还增大了电能计量的误差。计量用电流互感器的二次电流为标准值5A，其容量也常用额定二次阻抗来表示，如果电流互感器的二次负载阻抗增加很多，超出所容许的二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会大大增加，而使铁芯进入饱和状态，这种情况下，一次电流的很大一部分将用来提供励磁电流，从而使互感器的误差大大增加，准确度随之降低。因此计量电流互感器容量不能太大。  

电缆穿心式电流互感器适用于12~40.5kV供电设备的电流测量、电能计量、信号采集和微机保护，具有体积小、重量轻、安装方便等特点。计量用电流互感器参数必须满足DL/T 448《电能计量装置技术管理规程》、Q/GDW 10347《电能计量装置通用设计规范》以及Q/GDW 11681《10kV-35kV计量用电流互感器技术规范》的要求【注：额定二次功率因数应为0.8（滞后）～1.0】，且实际误差不大于其允许误差限值的60％，由于电流互感器变比越小，反而体积越大，电流互感器一次侧额定电流是由一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例来确定，在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的60%左右，至少应不小于30%，变压器容量315kVA的一次计算电流为15.16A，因此电流互感器额定一次电流为30A，由于穿心式电流互感器尺寸比较小，难以满足0.2S要求，因此根据实际运行要求，分界装置计量用电流互感器的参数需要满足表4要求。  

表 4  计量用电流互感器参数表

变比	准确度	容量（ VA ）	功率因数
50~100 / 5A	0.5S	≤ 15	0.8~1.0
150~600 / 5A	0.2S	≤ 15	0.8~1.0

1. 5.2     计量用电压互感器    

电压互感器采用支柱式结构，电压互感器参数应满足 DL/T 448 《电能计量装置技术管理规程》、 Q/GDW 10347 《电能计量装置通用设计规范》以及 Q/GDW 11682 《 10kV ～ 35kV 计量用电压互感器技术规范》的要求，且实际误差不大于其允许误差限值的 60 ％。  

计量用电压互感器一次如采用 Y 接线，一次不得通过消谐器接地，计量用电压互感器应通过肘型接头与柜体高压系统连接。分界装置电压互感器参数要求如表 5 所示。  

表 5 计量用电压互感器参数表  

项目	要求值
变比	10/0.1kV
准确级	计量： 0.2 级
输出容量	计量： ≤ 10VA
熔断器额定电流	1A
熔丝仓要求	熔断器速换型互感器，电缆接口和熔丝仓分离
一次连接形式	与 200A 肘型头配套使用

计量用电压互感器安装在位于柜后右侧单独的隔室内部，采用专用套管和电缆桥架连接，接线端子应具有防窃电功能，铭牌便于观察。  

计量用电压互感器为环氧浇注。具有体积小，免维护的特点，电压互感器精度 0.2 ，各项指标均高于国家电网电能计量标准。     

熔断器速换型电压互感器如图 3 所示，电压互感配有单独的熔断器仓，更换熔断器时，无需从电缆套管上拆下电缆，拧下熔断器仓的端盖即可以取出熔断器并更换，更换新的熔断器后只需要拧紧仓盖即可。  

 

图 3    熔断器速换型电压互感器  

1. 5.3     计量表计隔室    

分界装置配有单独的计量隔室，计量隔室设置在柜后上部，用以安装智能电能表、专变终端、联合接线盒等计量装置。计量室门门锁应采用易操作型，密封条保证门板与柜体结合处的密封性，采用钥匙类型，可加锁加封。计量室门有防窃电报警门触点，触点引入计量室端子排。计量室门安装观察窗，观察窗不应能从外部拆卸，采用高强度的无色透明聚碳酸酯材料，窗体透明度高、耐磨损，尺寸适中，保证仪表显示居中，便于查看电能表和专变终端、状态。  

计量室的应有良好、持久的无线公网信号覆盖措施，计量室关门后信号衰减不大于 -20dBm 或有无线公网天线穿越措施。  

计量室引入保护互感器二次电流回路及电压互感器测量绕组二次电压回路，二次回路进端子排，端子排有备用输出端子，可以加装计量准确度在线监测装置。  

1. 6.        结语    

中压分界装置为用户节省建设资金，节约时间成本，省去配电工程设计、资格审查等诸多繁琐流程。从而创造产权更清晰、计量更精准、管理更便捷、用电更灵活的全新用电营商环境。  

新型中压分界装置拥有一体紧凑的设计，将故障隔离、保护功能、计量功能、加密通讯功能高度集成在红线上，用户无需承担由于“线损”而造成的额外电费损失，大幅节约成本。断路器采用环保气体绝缘，绿色低碳，安全可靠， IP43 防护等级户外模块化安装，环境适应性强，方便快速部署到最终用户用地红线。同时满足智能运维需求，可远程操控、自我诊断、自主组网，实现智能配电和互联互通。