分析！配电网故障分界技术应用情况与改进措施

文章介绍了配电网分界开关实现故障分界、减少故障停电的作用及其工作原理；然后，指出了现场应用的短路故障分界技术存在整定以及与上下级保护配合不当的问题，并对此提出了改进措施；最后，分析了基于稳态零序电流的接地故障分界方法出现误动与拒动的原因，并指出可通过适当提高电流定值以及采用暂态零序电流幅值法解决误动与拒动问题。

近年来，一种俗称为“看门狗”的自动分界开关在国内获得了广泛应用，它安装在用户供电系统与供电企业所管辖的公共配电网的分界点上，直接跳闸切除故障，或在上级断路器（如变电站线路出口断路器）动作后跳闸隔离用户系统内的故障，能够防止用户侧故障造成线路上其他用户停电。山东省目前已安装自动分界开关约5万套，在减少配电网故障停电次数与停电时间、提高供电可靠性方面发挥了重要作用。然而，分界开关在运行过程中，还存在不少误动与拒动现象。为此，国网山东省电力公司成立了专题工作组，分析分界开关的运行情况及其误动与拒动的原因，提出提高分界开关动作正确率的改进措施。本文介绍工作组的研究成果，供广大同行参考。

1 故障分界原理

故障分界指分界开关判断故障是发生在其上游公共配电网中还是其下游用户供电系统中，即判断故障是正向（区内）的，还是反向（区外）的。

1.1 短路故障分界原理

相间短路故障分界有直接跳闸与失压隔离两种工作方式。

直接跳闸工作方式下，分界开关配置电流I段保护，在其下游用户系统发生短路故障时瞬时跳闸切除故障，其目的是避免上级断路器（变电站线路出口断路器）越级跳闸而造成全线路停电。

失压隔离工作方式下，分界开关实际上是一个电流型自动分段开关，在用户系统发生短路故障后，首先由上级断路器跳闸切除故障，分界开关在线路无压、无流的情况下跳闸隔离故障，然后上级断路器再一次重合，恢复对线路上其他用户的供电。

分界开关与上级断路器的配合有两种方式：

1）上级断路器采用一次重合闸，在上级断路器第一次动作、分界开关计数到一次故障过流脉冲后就跳开分界开关。

2）上级断路器采用两次重合闸，在上级断路器第二次动作、分界开关计数到两次故障过流脉冲后才跳开分界开关。

1.2 小电流接地故障分界原理

目前现场安装的分界开关一般是通过检测稳态（工频）零序电流的幅值实现接地故障分界的。

1.2.1 接地故障时流过分界开关的零序电流

1.2.1.1 区外故障时流过分界开关的零序电流

无论配电网中性点采用不接地方式还是谐振接地方式，接地点在分界开关上游公共配电网中时，分界开关处的零序电流就是其下游用户供电系统正常运行时单相对地电容电流。如图1所示配电线路，分界开关上游k1点出现接地故障时，流过分界开关处的零序电流的幅值（装置实际接入是3倍的零序电流）为：

式中：U0为零序电压幅值，等于正常运行时故障点电压的幅值；ω为工频角频率；Cc为用户系统单相对地电容。

图1区外故障时等效零序网络

1.2.1.2 中性点不接地配电网区内故障时流过分界开关的零序电流

在中性点不接地配电网中，当接地点位于分界开关下游时，分界开关处的零序电流为开关上游系统对地电容电流，即等于除用户系统外本线路对地电容电流与本线路背后系统总对地电容电流之和。如图2所示配电线路，分界开关下游线路上k2点出现接地故障时，流过分界开关处的零序电流的幅值为：

式中：Ck为本线路除分界开关下游用户供电系统外部分的单相对地电容；Cb为除本线路系统单相对地电容。

图2中性点不接地配电网中性点接地点位于分界开关下游时零序等效电路

1.2.1.3 谐振接地配电网区内故障时流过分界开关的零序电流

在谐振接地配电网中，当接地点在分界开关下游时，分界开关检测到的零序电流为分界开关上游系统对地分布电容电流与消弧线圈补偿电流的相量和。如图3所示配电网，分界开关下游线路上k2点出现接地故障，流过分界开关处的零序电流为：

图3谐振接地配电网故障点位于分界开关下游时零序等效电路

设消弧线圈失谐度为ν，则分界开关处零序电流又可表示为：