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摘要：文章分析10 kV架空配电线路自动化开关发生误动作，进一步分析了电源转换模块烧毁原因。针对发现的问题，提出了控制器出口防误动作以及施工现场防误接线的建议，有效解决了此类型开关在工程实践过程中的误动作问题。
关键词：10 kV；线路；自动化；开关误动作
引言
在农村的配电线路中存在诸多不良现象，包括：面比较广、点比较多、线比较长、走径复杂、缺乏高质量的设备等。虽然经过多次农网改造后，在较大程度上改善农村10kV配电线路运行情况，且进一步增强了抗事故的能力，提升了供电的可靠性，但是由于区域经济发展、自然环境等方面产生的影响，使得线路故障频繁发生。下文具体探讨某10 kV架空配电线路自动化开关发生误动作，经分析可知该开关误跳闸的原因是控制器电源转换模块烧毁。
1 开关误动作概况
某日下午，某10 kV架空配电线路1号VSP5开关在一次设备无故障的情况下发生跳闸，其他4套VSP5开关失压分闸。约1 h后，1号VSP5开关单侧得电延时合闸，其他4套VSP5开关依次单侧得电延时合闸，之后该线路VSP5开关无规律分合闸。
2 控制器拆机情况
现场勘察时发现，该线路5套VSP5开关的控制器均处于关机状态。为了更好地分析开关误动作原因，对5套VSP5开关的控制器进行了拆机分解，发现控制器电源转换模块的电解电容均烧毁。
在控制器交流取电端口接入外部交流电，电源转换模块无输出，同时测得控制器后备电源（2块12 V/7 AH铅酸蓄电池串联）电压为16 V，后备电源为过放状态。可见，电源转换模块已烧毁。
3 开关误动作原因分析
控制器电气原理框图如图1所示。
图1 控制器内部电气原理图
控制器采用双交流供电方式，两路交流电源分别取自开关电源侧三相五柱式TV二次侧电压Uab及开关负荷侧单相TV（一次接BC相）二次侧电压Ubc。两路交流电接入控制器后，分别由两个型号为RS2507的全桥整流芯片整流，后级DC/DC电源转换模块将整流桥输出的300 V直流电压降至24 V，并将该直流电接入电源管理模块；电源管理模块集成了12 V、5 V稳压功能及电池管理功能，其中，12 V直流为驱动负荷开关的继电器线圈提供电能，5 V直流为FTU主控电路板、GPRS等弱电部分提供电能，电池管理集成了电池充放电、欠压切除管理功能。
控制器两路交流电经双交流切换电路后作为VSP5开关的分合驱动电源。当控制器主控电路板要控制VSP5开关合闸时，主控电路板发出合闸控制信号，该信号经过继电器驱动电路放大后，控制分合闸出口继电器闭合，当220 V交流电压接通至VSP5开关控制线圈，VSP5开关合闸；当控制器主控电路板要控制VSP5开关分闸时，主控电路板发出分闸控制信号，该信号经过继电器驱动电路放大后，控制分合闸出口继电器断开，当VSP5开关控制线圈的220 V交流电压被切断，VSP5开关分闸。
当控制器主控电路板复位、失电关机时主控电路板的控制信号消失，继电器驱动电路会保持断开状态；当继电器驱动电路的12 V直流失压时，继电器驱动线路失电亦无法保持合位。
通过上述分析可知，导致本次开关误跳闸的原因是控制器电源转换模块烧毁，使其无法输出24 V直流电。当控制器后备电源耗尽，控制器完全失去直流电源，此时驱动VSP5开关分合的继电器因失去控制信号或控制线圈驱动失压而分断，从而导致VSP5开关跳闸。
4 电源转换模块烧毁原因分析
图2为10 kV柱上开关自动化成套装置随厂施工图的TV接线部分。FTU从Uab及UC′B′两路交流取电，在内部将b与B′连接接地。
图3 AC/DC变换原理图
图3的前级整流电路在xy、mn、xn任一对端口中施加交流电压，均可构成全桥整流电路。xy接入交流电压时，通过D11、D13、D12（D21）、D14（D23）形成全桥整流电路（见图4）；mn接入交流电压时，通过D21（D12）、D23（D14）、D22、D24形成全桥整流电路（见图5）；xn接入交流电压时，通过D11、D13、D22、D24形成全桥整流电路（见图6）。
图5 端口mn输入交流电时的全桥整流电路
图7 三相五柱TV与单相TV二次电压相量图因b与B′相连，则有关系式：Uxn
=UaC′=Uab+UbC′=Uab+UB′C′=Uab+Uc′b′=Uab+Ucb。Uab、UB′C′、UaC′（Uxn）的相量图如图8所示。
图8 双交流供电端口电压相量图
从图8可知：|Uxy|=|Uab|=220 V|Umn|=|UB′C ′|=|Uc′b ′|=220 V|Uxn|=|UaC′|=|Uab+Ucb|=381.04 V
并联全桥整流电路输出直流电压最大值：UDC（max）=1.414×|Uxn|=538.79 V。
由于2个串联滤波电容耐压值为400 V，而并联全桥整流电路输出直流电压为538.97 V，已经超出滤波电容耐压值，从而导致控制器电源转换模块烧毁。
5 解决方法
（1）为了解决配电自动化开关成套设备因二次设备故障而导致误出口问题，要求馈线终端具备自检功能。当自检测出现故障时，如电源模块故障等，则闭锁开关控制出口。
（2）建议馈线终端控制开关出口电路采用自保持电路，即采用双稳态继电器或者自锁电路。
（3）建议将TV二次侧接线改为航空接插件方式，解决施工过程中误接线等问题。
6 结束语
本文分析了某10 kV线路VSP5开关误动作的原因，针对原有电路设计存在的缺陷给出了具体的解决方案，有效解决了VSP5开关在工程实践过程中的误动作问题。
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[5] 苑瞬，王承玉，海涛，等.配电网自动化开关设备[M].北京：中国电力出版社，2007.
论文作者:叶伟杰
论文发表刊物:《河南电力》2018年22期
论文发表时间:2019/6/21
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