随着城市的发展,用电客户对供电可靠性的要求愈来愈高,原有的真空断路器大多不能满足城市配网自动化运行的基本要求。城区配网自动化改造和完善可满足城市配网自动化的需要,提高工农业生产和居民生活水平,促进社会的和谐发展。
1 原真空断路器不能满足自动化运行的原因
原运行的真空断路器型号繁杂,技术参数不统一,图纸不全或与实际不符,配网自动化终端设备(FTU)无接口等,造成以下问题影响城网自动化。
1) 配网自动化不同的运行模式使控制系统互不兼容。目前我国柱上配电自动化模式主要分电流型、电压时间型等靠开关动作配合隔离故障的就地智能型和与远方终端有通信联络的网联智能型2类。因此不同模式的方案一般不能安装在同一条线路上;
2) 真空断路器和FTU间无相应接口及配套电缆。诸多真空断路器厂家生产的真空断路器内部二次回路结构不同,即便为同一系列,端子排的接线顺序也不同,无法和FTU相连接;
3) 有的真空断路器为降低成本无电动操作机构,无法电动和遥控操作;
4) 过去国产真空断路器无FTU电流采样输入信号;
5) 真空断路器的分、合闸无遥控操作内部储能电机、分合闸线圈所需的电源,FTU内部的蓄电池只能断电时维持通信,储能电容仅能分合闸3次。
6) 真空断路器通常在二次线端子排上预留相应的输出点,与FTU 的连接无成套的接插件,无法获取FTU所需真空断路器状态信息。
2 对真空断路器进行自动化改造的措施
1) 相同自动化运行模式的真空断路器安装在同一线路。城市配网经几年的发展,网架结构基本合理,原线路真空断路器大都未超过使用期限,不能将其淘汰、替换掉,可改造成电流型运行模式的自动化开关。为保证线路设备支行的一致性,可将电压时间型一类的开关装在同一条线路上。属电流型运行模式的,对新建线路从设计阶段采用的成套自动化开关设备列入计划,整条线路采用同一自动化开关,在原配电线路上将合适的真空断路器合理改造,选择与配电自动化系统运行模式和通信规约一致的FTU,实现配电线路自动化;
2) 为FTU和真空断路器增加输出接口及控制电缆。为确保真空断路器和FTU可靠连接,改造中先选择通用的航空插头、插座,设计一方型的镀锌接口盒安装在真空断路器机构箱的下部,航空插座安装在接口盒内,对插座的管脚用导线和相应的端子排连接,最后将航空插头用多芯电缆和FTU接口对接。
3) 为个别真空断路器增加电动操作机构。改造过程中发现目前国内配网中使用的几个系列真空断路器,机构箱内结构大同小异,所用元件大都为通用器件,不同系列真空断路器元件都可互换。在改造过程中,拆下农网中的SF6断路器和真空断路器中的电动机构、行程开关、辅助开关、端子排等元件,用来补充真空断路器自动化改造中的元件不足;
4) 从真空断路器内TA中引出采样电流。现有真空断路器内过流脱扣器所用的脱扣电流靠A、C相2只TA提供,根据规程规定,测量用的TA可串联一起使用。因此,我们去掉连接在2只TA端子排上中间的连接片,将其串联在FTU电流采样信号回路里,FTU电流采样信号输入回路的直流电阻很小,不会影响到原有真空断路器的保护整定;
5) 在真空断路器两侧加装TV解决电源问题。真空断路器内部空间狭小,不能安装TV,我们选择在真空断路器两侧分别安装2台TV,用于检测电压和给真空断路器及FTU工作提供工作电源,其变比为10000/220;
6) 获取储能电机自动控制和真空断路器位置信号。FTU为真空断路器提供了一个储能电源,但不能实现自动控制,实际应用中需将真空断路器内的储能弹簧上部的行程开关常闭接点串联于FTU输出的电机储能电源回路,当弹簧储足能量后,行程开关常闭接点断开;弹簧释放能量后,行程开关常闭接点闭合,实现储能电机的自动控制。
真空断路器还需分别靠行程开关、辅助开关的常开、常闭接点为FTU提供储能位置与分合闸2个信号,常开和常闭可设置FTU软件来选择。
3 改造过程中的注意事项。
1) 高压线路及室外TV架构复杂,设计安装质量直接影响线路的安全和美观,TV一次部分和高压电源的连接导线要合适,太细则不抗风雨浸蚀,太粗则安装中易使TV接线端子断裂或接触不良;
2) 室外TV价格过高会增加改造经费,将来可尝试采用电子TV或太阳能加电子变换器。
3) 改造中储能电机直、交流、交直流3种要分清;
4) FTU储能位置信号、分合闸信号全部用真空断路器呐行程和辅助开关的干接点(未加任何电压),如连接错误,会直接损坏FTU内电子元件;
5) 连接电缆和接口盒要经防水处理,航空插座、插头内部焊接点要牢固,相邻连线间用黄蜡管隔离。真空断路器机构箱内要严密,清扫干净,不能有锈蚀和留下铁屑;
6) 整个室外装置要条例防水、防鼠、防鸟害要求,TV二次侧不得短路,引出线要穿金属软管,防止外力破坏造成短路事故,TA侧不开路。
4 改造手的运行效果
改造后的配网自动化系统配合真空断路器和FTU 在客户侧故障时,通过智能判断切断事故支线,变电站出口真空断路器不需动作,不会造成大面积停电,同时还可自动隔离事故点,缩小停电范围。抢修时通过配网自动化系统准确判断出故障点的位置,减少事故处理的时间,使供电可靠性大大提高。