(广东电网有限责任公司佛山供电局 广东佛山 528000)
摘要：文章旨在以中国南方勒流街道为典型，通过总结其10kV配电变压器及以下配电网的运行问题及其解决方法，为同样奋斗在基层一线的同仁提供参考。
关键词：缺相保护、0.4kV断路器专用接地线夹
1前言
目前，广大农村地区10kV配电变压器及以下配电网都采用相类似的配电设备结构，在日常运行中，配电网受外界，尤其是恶劣天气的影响较大，存在诸如缺相容易烧坏用户设备、0.4kV电网运行环境恶劣等棘手难题和不利因素，文章分析了10kV配电变压器中的问题，并提出相应的处理措施。
2 10kV配电变压器台架典型设计
中国南方电网有限责任公司配电变压器台架典型设计图如图1所示，我国南方大范围采用了与该类型相似的10kV杆上配电变压器。以勒流街道为例，2015年供电量为16.74亿千瓦时，其中就有922台配电变压器采用了与图1所示台架相类似的配电设备结构。从电源侧起，电源分别经过“10kV隔离开关”、“10kV跌落式熔断器”、“变压器”、“0.4kV隔离刀闸”、“0.4kV断路器”然后配送到千家万户。
图1中国南方电网有限责任公司基建配网标准建设图集（佛山地区10+15Ⅲ型台架）
3 10kV配电变压器台架典型设计优点
这一典型配电设备结构，在跌落式熔断器的选用上具有以下的优势：
3.1经济性突出。10kV采用跌落式熔断器作为分界断路器，较采用柱上断路器，不仅在采购成本，而且由于跌落式熔断器采用三相分体结构，重量较轻，在施工成本上也有着很大的优势。
3.2台架结构简单。采用跌落式熔断器，在分闸后，能自然形成明显断开点，便于台架设备检修。
4 10kV配电变压器台架典型设计缺点
虽然跌落式熔断器在经济性和设备结构方面有诸多优点，能较好地适应广大农村地区电力发展初期的需要，但也存在较多问题。
4.1容易引起0.4kV电压等级缺相运行
跌落式熔断器设计的初衷是作为配电变压器的防过载保险，当变压器长期处于过载，或当工业负荷上升时遇到载流量的激增，都容易造成跌落式熔断器保险丝熔断，此时变压器及0.4kV电压等级处于缺相运行状态。根据数据统计，勒流街道2016年已累计发生了超80起跌落式熔断器熔丝熔断、跌落式压接片损坏等故障，为维持跌落式熔断器的性能，每年需投入人力物力，2016年累计更换50余组跌落式熔断器。
4.1.1 0.4kV电压等级缺相运行的后果
4.1.1.1引起用户三相电机的烧毁
以顺德为例，全区农村均广泛分布有鱼塘养殖业。鱼塘，作为一种为充分利用而深挖土地，垫高基田的高效人工水环境生态系统，近年来随着农村土地租赁价格、人力资源等成本的不断上升及一系列因素的变化，养殖密度不断提高，水体中含氧量全靠增氧机来维持，人工生态系统越发脆弱。而缺相运行，极易引起发动机的烧毁。
4..1.1.2三相异步电机缺相运行的电流变化
当0.4kV电压等级缺相运行时，缺相的相线电流会降为零，而正常相的电流会增大，如采用星形接法的发动机，当U相断开，如图2a小图所示，发动机仅剩V、W两相绕组串联后接到电源V、W两相上运行。在额定负载不变时，U相电流为零，V、W两相绕组的电流增大到额定电流的√3倍；而对于采用三角形接法的发动机，当U相断开，如图2b小图所示，相当于U、W两相绕组串联后再与V相绕组并联接到V、W两相电源上运行。在额定负载不变时，V相绕组的相电流是最大的，为正常运行时的2倍。
从上述分析可知，当发生缺相运行时，星形接法会使另外两相绕组的相电流及发动机的线电流增大，三角形接法会使某一相的相电流及发动机的线电流增大。但增大的电流不能使保险丝熔断，若缺相运行一段时间，发动机的绕组会有较大的温升，导致发动机烧毁。
图2 发动机缺相运行时的电流变化
4.1.1.3引起用户后续赔偿等诉求
除了增氧机使用的发电机容易烧毁，因增氧机烧毁而引起的诉讼屡见不鲜，常有向供电部门索要巨额赔偿的案例，为此，各供电部门都需要付出更为巨大的人力、物力应对，因此，在社会经济发展到一定程度时，必须把防范缺相运行纳入供电部门的重点运维工作之一。
4.1.2处理方案
4.1.2.1使用10kV柱上断路器
使用10kV隔离开关和10kV柱上断路器替代10kV跌落式熔断器，虽然在经济性、台架结构复杂性等方面略有不足，但若随着地区经济的发展以及运维人员整体水平的提高，设备选型的升级换代，也是当代中国电力行业在经历的初期发展过后，提高供电可靠性，逐步向先进国家接轨的必经之路。
采用了10kV柱上断路器后，需根据配电变压器的容量整定断路器继保定值，在投运前确保定值正确，并形成定期对定值、10kV柱上断路器控制器进行定检，确保断路器能正常工作，遇到变压器故障时，能及时隔离。
4.1.2.2使用0.4kV智能型缺相保护断路器
引起0.4kV线路缺相运行的另一个原因是在典型设计中，10kV跌落式熔断器及0.4kV断路器均没有缺相保护功能。需要把0.4kV断路器更换为0.4kV智能型缺相保护断路器。其工作原理如图3所示：
图3 0.4kV智能型缺相保护断路器控制器原理图
从上图可知，三相电源分别经过三个电压互感器的二次侧形成交流接触器1的驱动回路。只有在三相相电压充足的情况下，即上级电源未因跌落式熔断器开断、线路断路等原因造成缺相。交流接触器1才能获得电能，常开触点闭合，继而驱动负责断路器开断的交流接触器2。
4.2 0.4kV线路检修时，接地线安装困难
4.2.1 0.4kV断路器结构
以0.4kV断路器常见类型“DZ10系列塑料外壳式断路器”为例，其外观结构如图4所示。
图4 0.4kV断路器
图中1、3、5为电源侧接线端子，2、4、6为负荷侧接线端子，负荷侧常接入电缆，当该段电缆需要检修或进行负荷割接时，必须在0.4kV断路器负荷侧装设临时接地线。但由于受到了该处位置的限制，一般0.4kV接地线无法在塑料外壳式断路器与0.4kV出线电缆间接入。
目前一般采用在完成停电、验电后，拆除出线电缆后，在0.4kV断路器负荷侧铜板上接入临时接地线。若有两个配电变压器负荷需要调整，按每个配电变压器有4路0.4kV出线，则施工当天需要拆除8路0.4kV出线电缆，方可完成接地，从中我们不难看出工作量极大，需耗费大量时间，严重制约了供电可靠性的提高。
4.2.2 处理方案
笔者作为广东电网公司职工创新项目“低压开关接地装置的研制”（项目编码：）的负责人，带领团队自主设计、制造了“0.4kV断路器专用接地线夹”，其结构图如图5所示。
图5 0.4kV断路器专用接地线夹结构示意图
在研发过程中，团队坚持了以通用性、快速性为设计原则，确保了实用性，目前，0.4kV断路器专用接地线夹已试应用在于勒流区域各种配网生产场景中。
4.2.1 0.4kV断路器专用接地线夹的通用性
通过“两臂固定螺栓”，可灵活调节“活动臂”与“固定臂”的间距，能极好地适应不同规格、型号断路器的接线铜板宽度。
4.2.2 0.4kV断路器专用接地线夹的快速性
一是活动臂”、“固定臂”采用的开口设计，能使0.4kV断路器专用接地线夹在安装时，能快速装设到位；二是“压接螺栓”穿过位于“固定臂”内的两颗预置螺母，从而实现仅需扳动“压接螺栓”，即可实现对断路器接线铜板的压接，从而固定好接地线夹。
4.2.3 0.4kV断路器专用接地线夹的实用性
0.4kV断路器专用接地线夹充分考虑了0.4kV断路器的各型号种类，能通过结构设计，达到接入的通用性、快速性，在实际生产应用中，能切实保护好工作范围内工作人员的人身安全，能减轻工作人员压力，减少工作时间，提高生产效率。
5结论
本文总结了“10kV配电变压器台架典型设计”在运行过程中常见的两个典型问题，并提出了解决方法。一是因跌落式熔断器采用三相分体设计，容易造成0.4kV电压等级缺相运行的问题。对于该问题，一方面可在社会经济发展到一定程度时，可适时把“10kV跌落式熔断器”更换为“10kV柱上断路器”，除能解决缺相运行的问题，还能在配电变压器故障时，完成故障的有效隔离，但需要对运维人员提出更高的技能要求；另一方面可以把“0.4kV断路器”更换为“0.4kV智能型缺相保护断路器”，对整体配电设备结构无需做太多的调整，即可完成更换，且效果良好。二是因“0.4kV断路器”与出线电缆间空间较小，一般的接地线无法直接安装的问题。对于该问题，笔者带领的团队，完成了“0.4kV断路器专用接地线夹”的研制，满足使用的通用性、快速性、实用性。确保了工作安全，提高了工作效率。
参考文献
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基金项目
佛山供电局职工技术创新项目（GDZC-030620160109）。
论文作者:陈锦彪
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/19
标签：断路器论文; 接地线论文; 熔断器论文; 台架论文; 变压器论文; 绕组论文; 结构论文; 《电力设备》2016年第22期论文;