FDk4-12型自动分段器在配电网中的应用探讨

国家电网公司农电工作部在"十五"科技规划中提出了在农网中推广小型化无人值班变电所，逐步实现配电自动化的要求。

农网配电自动化和变电所无人值班的实施，对供电设备的自动化和供电的可靠性提出了更高的要求。

1　自动分段器的研制和使用情况

十几年来，我国研制成功的SF6和真空断路器、自动重合器、自动分段器、新型熔断器和负荷开关，已在全国各地推广使用。目前农村小型化无人值班变电所大都采用了自动重合器。重合器可以按照预先整定的分断和重合顺序，在电路中实行分断和重合操作，并具有自动复位和闭锁功能，大大增强了处理故障的能力。要想充分发挥重合器的作用，必须在线路上安装多台自动分段器，实现自动重合器与自动分段器的正确配合，才能真正完善地处理和隔离故障，提高农网的供电的可靠性。

但是，目前农网10kV线路上采用自动分段器的还很少，大多只在变电所内安装自动重合器，没有实现重合器与分段器的配合，主要的原因是自动分段器的结构和功能还有待进一步提高。SF6自动分段器研制成功后，由于采用了SF6断路器的本体，结构复杂而笨重，没有推广。真空自动分段器，采用了真空灭弧室，造价昂贵，不宜在农网线路上使用。跌落式自动分段器，结构轻巧、设计新颖、价格便宜，比较适合农网的特点。但是由于跌落式分段器采用了火药爆炸式的点火装置，造成了运输和保管上的困难，运行中的可靠性也不高。特别是三相不能联动，可能造成缺相运行，因而在推广中遇到了很大阻力，尽管有的企业进行了改进，取消了点火装置，但三相不能联动的问题一直没有解决，缺乏全面推广的必要条件。

2　FDk4-12型自动分段器的结构特点和性能

鉴于以上自动分段器的情况，进一步发挥其长处，全面克服存在的缺点，采取扬长避短的方针，研制新型的自动分段器就很有必要。FDk4-12型自动分段器与其它品种相比较，具有自动化程度较高、性能价格比优越，经中国电力科学研究院大功率试验站的型式试验合格，西安高压开关研究所审核，并颁发了城乡电网建设和改造工程推荐产品及生产证书。

FDk4-12型户外交流高压自动分段器分为负荷开关本体、机械储能机构、SBK控制器、RF遥控器和电流电压变换器等5部分所组成。主要技术参数如表1所示。

表1　FDk4-12型自动分段器主要技术参数

序号 主要技术参数

额定电压 12kV

额定电流 100A、200A、400A

额定启动电流 从60A～430A

热稳定电流 6.3kA/4s、16kA/2s

动稳定电流 16kA/0.3s、40kA/0.3s

额定记忆时间 17s

额定计数次数 1次、2次、3次可调

储能时间 8s

杆下遥控距离 ≤50m

污秽等级 IV级

环境温度 -40℃～70℃

(1)　跌落式结构。自动分段器本体为跌落式结构，分为刀闸式开关、灭弧罩、支撑绝缘子等几部分组成。具有独特的构造简单、操作轻巧、使用方便、动作后有明显的断开点、便于安全维修的特点。主触头采用点接触，接触压力可由弹簧调节，便于调整与维修。

(2)　弹簧储能操作机构。弹簧储能操作机构是在刀闸式导电杆一端，利用摆轴带动三相导电杆实现分合闸操作，可由自动

(3)　SBK控制器。本分段器控制器采用电流脉冲计数式原理，对重合器在开断故障电流的次数进行计数。当动作次数达到分段器设定的整定次数时，分段器在重合器开断期间进行分闸。若重合器开断故障电流的次数小于分段器整定的次数即恢复正常运行，分段器计数装置在达到规定的17s时，即自动恢复清零。为了提高设备的可靠性，设计了多种抗干扰防误动的措施。

①采用微功耗、宽电压、抗干扰强的CMOS逻辑电路；

②输入与输出采用光电隔离；

③分、合闸能量由充电电容供给；

④采用了暂态尖峰电压抑制网络；

⑤电路执行部分正常运行时断电休眠，在出现故障及操作时，执行机构电路复苏，完成动作后，又处于断电休眠状态。

(4)　电流电压变换器。由TV和TA组成。TV将10kV电网电压转换成低压电源，经隔离变压器向控制器提供工作电源。TA将电网A相、C相负载电流的变化转换成电压信号供控制器检测用。

(5)　负荷灭弧罩。在每相导电杆的上部装有灭弧罩。在分闸操作过程中，随着刀闸的快速移动，弓形刀带动钮簧并与钨金头接触，然后在主刀闸运动及钮簧力量的双重作用下，弓形刀被弹出灭弧罩，从而完成分闸操作。采用灭弧结构后，除了做分段器使用外，还可以作负荷开关使用，利用手动、电动和杆下遥控操作完成额定负荷的关合与切断，扩大了分段器的使用范围。

(6)　RF遥控器。为了便于使用人员进行操作，本分段器有遥控、电动、手动三种分、合闸操作方式。遥控器由一个微型化的发射器和相对应的接收机组成，载频频率为315MHz，杆下遥控操作距离不小于50m。线路在出现永久性故障使重合器分断后，分段器随即分断，并可实现分闸闭锁，只待检修处理后才能由人工解锁。在维护、检修线路时利用面板上的闭锁开关，可将分段器进行人工闭锁，此时遥控、电动操作均不起作用，可避免误操作造成事故。

3　自动分段器的工作原理

FDk4-12型自动分段器通过电流变换器对线路A、C相的电流进行实时采样。在线路出现故障电流时，重合器分断，此时，控制电路的记忆装置进行故障计数。重合器合闸后，故障电流计数器达到设定的次数，且在重合器分断后，控制电路发出分闸命令，将永久性故障线段切除，重合器再次重合成功，恢复无故障区段的正常运行。若在整定的时间内，故障电流消失，达不到计数器设定的次数，则经过17s后，控制电路自动清除计数器中的信号。

4　自动分段器与重合器的配合使用

FDk4-12型空气式交流高压自动分段器与重合器配合使用时，安装在10kV配网辐射形分支线路上，可发挥最大的作用。

(1)　如果是瞬时性故障，重合器跳闸后，控制器的记忆和计数装置开始计数，在额定记忆时间(17s)内，随着故障电流的消失，计数次数达不到设定值，分段器不动作，重合器重合后，线路恢复正常运行。17s后控制器会自动清零，回到初始状态。

(2)　如果是永久性短路故障，在17s时间内，随着重合器的动作，故障电流计数器达到设定的次数时，在重合器分断后的间隔时间内，分段器控制器便自动发出跳闸命令并闭锁，将永久性故障切除。重合器再次重合成功，无故障线路恢复正常运行。因此，分段器的计数次数一定要比重合器分闸闭锁前重合器分闸次数少一次。

调整分段器额定启动电流定值和不同的计数次数，可以区分干线或分支线路不同的保护区段。

5　结束语

(1)　自动重合器与自动分段器配合使用，才能发挥最大的效益，仅在无人值班变电所内装设自动重合器是不够的。

(2)　随着科技的发展，利用电磁技术取代结构复杂的机械传动机构的传统设计，为自动分段器的发展提供了美好的前景。