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技術文章 | Technical articles
晉城市羅泉35千伏變電站10千伏861道莊線正式投入自適應智能型FA+五級接地保護+三級短路保護，成為全省首條集三者于一體的智能配電線路。
早在24年12月，國網山西電科院就針對性地開始了配網自適應的驗證研究，經過方案設計和論證，在2025年3月開始進行自適應智能型FA真型試驗。實驗為期一個月，項目團隊經過多次嚴格測試，深入分析了開關動作邏輯的性能表現。新型配電系統技術室主管李冠良表示，結合試驗中發現的問題，項目組進行了多輪優化改進，實現了就近隔離式和逐級重合式在多個場景和條件下的測試全部通過，為后續工程應用提供了重要參考。
測試完成后，晉城供電公司時間將成果投入應用。通過帶電作業的方式，該公司共更換、新裝三遙開關7臺，最終使10千伏861道莊線實現了自適應智能型饋線自動化。相較于傳統的就地式FA、集中式FA而言，自適應智能型饋線自動化顯著減少了開關的動作次數，對主站和配電終端無通訊要求，更實現了精準的故障定位、隔離和非故障區域的快速恢復供電，自愈時間由傳統的分鐘級提升至秒級。
五級接地保護是變電站內出線開關與配電線路上的分段、分支、分界等各類開關通過分級保護達成時間配合，實現接地故障的快速隔離和故障范圍的精準縮小，從而減少停電時間，提高供電質量。在項目實施中，晉城供電公司將變電站內小電流選線裝置進行了程序版本升級，進一步優化了保護邏輯。同時接入站內保護裝置的控制回路，實現了出線開關的接地告警和跳閘功能，持續提升接地故障檢測精度，確保保護動作的可靠性。
一、適用范圍（LYCJ2000國家電網新標準雷電沖擊發生器主要特點介紹）
本發生器適用于35千伏及以下電壓等級的空氣間隙，套管、電力變壓器(容量2000VA及以下)和互感器等試品進行標準雷電沖擊電壓全波試驗。
二、一般使用條件（LYCJ2000國家電網新標準雷電沖擊發生器主要特點介紹）
※ 海拔高度：<1000m
※ 環境溫度：－10℃～＋40℃
※ 相對濕度：<80％（25℃）
※ 極大日溫差：25℃
※ 使用環境：戶內
※ 無導電塵埃
※ 無火災及爆炸危險
※ 無腐蝕金屬和絕緣的氣體
※ 電源電壓的波形為正弦波,波形畸變率<5%
※ 接地電阻小于0.5Ω
※ 安裝地點:戶內
三、遵循技術標準（LYCJ2000國家電網新標準雷電沖擊發生器主要特點介紹）
※ GB7449 電力變壓器和電抗器的雷電沖擊和操作沖擊的試驗導則
※ GB1094.3 電力變壓器第3部分 絕緣水平和絕緣試驗
※ GB/T 311.1 高壓輸變電設備的絕緣與配合
※ GB/T 16927.1 高電壓試驗技術 第1部分 一般試驗要求
※ GB/T 16927.2 高電壓試驗技術 第2部分 測量系統
※ GB/T 16896.1 高電壓沖擊試驗用數字記錄儀
※ ZBF 24001 沖擊電壓試驗實施細則
※ GB/T11920 電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件
※ GB/T191 包裝儲運圖示標志
※ DL/T 846.1 高電壓測試設備通用技術條件 第1部分：高電壓分壓器測量系統
※ DL/T 848.2 高壓試驗裝置通用技術條件 第2部分：工頻高壓試驗裝置
※ DL/T 848.5 試驗裝置通用技術條件 第5部分：沖擊電壓發生器
※ DL/T ′′′′ 《高壓線路絕緣子沖擊電壓擊穿試驗?定義、試驗方法和判據》的規定
四、設備組成（LYCJ2000國家電網新標準雷電沖擊發生器主要特點介紹）
1.LYCCD－100直流充電裝置 1套
2.LYCJ2000-400沖擊電壓發生器本體(包括全部調波元件) 1套
3.LYRF－400弱阻尼電容分壓器 1套
4.LYAT自動測控系統 1套
5.LYFJ二次回路測量線、控制線 1套
五、主要技術指（LYCJ2000國家電網新標準雷電沖擊發生器主要特點介紹）
系統技術參數
1、標稱電壓：400kV
2、額定級電壓：100kV
3、額定能量：20kJ
4、沖擊電容量：0.25 uF
5、總級數：4級
6、額定級電容量：1uF (單臺脈沖電容器2uF/2×50千伏，共4級)
7、沖擊電壓波形： 雷電波：T1=1.2uS±30%、T2=50uS±20%、峰值電壓偏差≤3%，
截波時間：2～5uS；沖擊電壓波形參數及其偏差均符合GB/T 311.1及GB/T 16927.1國家標準的要求。
8、電壓利用系數：負荷電容為1000PF以下時，標準雷電波的電壓利用系數≥90%，
9、同步范圍：級電壓在20%～100%額定電壓范圍內，正負極性同步范圍不小于20%;
10、同步放電失控率：<2%
11、極低輸出電壓：≤±20%額定電壓
12、充電電壓不穩定度：<±1.0%
13、使用持續時間:在2/3額定電壓以上，每120秒充放電一次可連續運行，在2/3額定電壓以下，每60秒充放電一次可連續運行
六、主要元件的技術說明：
1、直流充電部分
(1)采用可控硅恒流調壓裝置,額定輸出電壓±100kV,額定輸出直流電流10-100mA；
(2)采用油浸式充電變壓器，次級電壓50kV，額定容量5千伏安；
(3)采用LYDL-200kV/100mA的高壓整流硅堆,反向耐壓3200kV，平均電流30.1A，高壓整流硅堆安裝在充電變壓器內，可由傳動機構自動倒換充電電壓極性。控制臺上有極性開關轉換按鍵；
(4)高壓整流硅堆保護電阻采用漆包電阻絲有感密繞在絕緣管上；
(5)自動控制時，恒流充電裝置在10%～100%額定充電電壓范圍內，實際充電電壓與整定電壓偏差不大于±1%，充電電壓的不穩定性不大于±1%，充電電壓的可調精度為1%；
(6)直流電阻分壓器1只，采用100kV，200MW，油浸式金屬膜電阻。低壓臂電阻裝在分壓器底法蘭內，低壓臂上的電壓信號用屏蔽電纜引入控制臺內；
(7)自動接地開關采用電磁鐵分合接地機構，試驗停止時可自動將主電容器短路并經保護電阻接地；
(8)充電變壓器(包括高壓整流硅堆及極性轉換裝置)及其保護電阻，自動接地開關和絕緣支柱等安裝在一個底盤上；
2、本體部分
(1)主體結構形式采用仿德國HIGHVOLT-H型
(2)本體采用雙邊不對稱充電回路，每級額定電壓100kV；
(3)本體絕緣支柱4級塔式結構.每級包括1臺MWF100-3鐵外殼油浸式脈沖電容器、充電電阻、波頭電阻、波尾電阻和點火球隙等，當產生雷電波時，根據試品電容量大小，選擇適當的雷電波波頭電阻、波尾電阻和級數；
(4)級脈沖電容為3±0.05mF，直流工作電壓±100kV，電容器剩余電感￡0.15mH，電容器出線套管能夠承受垂直拉力15kg，同時保證不損壞和滲漏油，電容器出線套管能夠承受垂直拉力15kg，在以上范圍無損壞和滲漏油,電容器安裝就位無變形；
(5) 波頭電阻、波尾電阻均采用板形結構，無感繞制。
電阻采用西門子的特殊結構，保證電阻的熱容量能滿足試驗要求；剩余電感小；
(6) 接頭均為彈簧壓接式，方便調波時的插拔且接觸可靠；
(7) 波頭、波尾電阻支架可以由多支電阻同時并聯使用；
(8) 第1級球隙采用雙邊異極性觸發，第2級至第四級球隙均采用三間隙橢圓球隙點火，從而保證觸發的可靠性；
(9)各級球隙距離由低速永磁電動機驅動作直線調整，裝置噪音小，定位無慣性，準確、快速，控制顯示對應球距的放電電壓；
(10)球隙距離也可在控制部分人為干預；
(11)本體可每2級或多極并聯使用，并聯連接桿采用統一接插件，方便換接；
(12) 本體支柱采用玻璃鋼材料制造，很高電位的部分采取抗老化和電暈的措施；
(13) 各級均采取防暈措施，在充電過程中不會出現明顯電暈。
3、LYRF-400kV/300pF沖擊弱阻尼分壓器
（1）高壓臂由電容器組成，電容額定參數400kV/300pF
（2）額定雷電沖擊耐受電壓為400kV
（3）分壓器分壓比為：2000：1
（4）測量不確定度：小于2.5％
（5）過沖：≤20%
（6）部分響應時間：≤100ns
（7）弱阻尼電容分壓器的方波響應特性滿足GB/T 311.1及GB/T 16927.2的標準要求
4、LYAT控制測量系統
※ 本套設備采用具有優良水平的計算機測控一體化系統,將控制和測量功能組合在一起。
※ 控制系統采用了日本三菱公司的PLC可編程控制器，使控制系統實現了小型化、智能化及高可靠性。
※ 屏幕采用10"觸摸屏。
※ 控制部分和本體的信號傳輸采用光纖傳輸，具有雙向信號處理功能，從而提高了控制系統的可靠性。
※ 控制系統中關鍵的元器件及部件全部選用進口件，如：PLC可編程控制器采用日本三菱公司、示波器采用美國泰克公司等。
※ 測量系統具有波形顯示、分析、成圖和打印等功能。可以按照高壓試驗的習慣設定測量參數從而自動整定好數字示波器。可自動計算各個波形參數，所采用的計算方法按照GB/T16896.1-1997及IEC1083標準的規定。
※ 控制測量系統采用了優良的抗干擾技術，在高電壓、強電場的環境下運行，系統測量準確、控制方便、可靠。
控制系統技術說明如下:
※ 控制系統的主要目的是控制沖擊電壓發生器操作，完成正常的充放電過程，所有運行參數均可通過觸摸屏的操作來完成，并對設備運行參數進行實時監控。
※系統控制方式為手動或自動,自動控制方式能按規定的程序進行沖擊電壓試驗，在界面顯示發生器狀態(接地/不接地,充電速度,充電電壓,球距等)。
（1） 動作控制
能夠手動或自動控制放電球距跟蹤充電電壓，并顯示放電球距值；
控制本體自動接地；
沖擊次數預置、極性自動換接等功能；
控制并顯示截波球距。
（2）充電控制
充電電壓,充電速度,充電極性直接由界面輸入設定；系統自動跟蹤設定電壓下的球隙跟蹤。充電方式采用可控硅調壓方式恒流充電。能夠自動控制沖擊電壓發生器的充電過程，可以根據試驗要求，調節充電電壓和充電時間，并顯示充電電壓值；可控硅調壓方式較之傳統的調壓器調壓方式，具有體積小，響應速度快，控制精度高。充電穩定度0.3%，充電速度可調。
采用自控方式充電時,能使充電電壓按所需的充電曲線上升，自動穩定在預先整定的充電電壓值上，從而保證了充電的均勻性、重復性和試驗結果的準確性。
（3）觸發控制
采用高性能的點火脈沖放大器，能夠產生大于15kV/100nS的脈沖電壓，確保沖擊設備點火可靠，同步放電穩定。
截波延時方式采用電子延時回路，可方便地獲得2～6μS的截波觸發延時，穩定性好，精度高，截斷分散性小于0.1μS，點火脈沖延時可調范圍：0～9.9μS。
（4）可靠聯鎖控制
整個系統具有*的警燈、警鈴等試驗區的報警功能和控制接口；
具有自動接地和可靠接地與系統聯鎖，過流和過壓保護功能；
緊急停止功能。
（5）擴展功能
能與其它計算機通過串口進行通訊和數據交換；
測量系統結構說明如下：
測控一體化工作臺為兩聯柜形式，顯示器、鍵盤、鼠標放置在桌面上，計算機主機、示波器、隔離濾波電源、UPS放在辦公桌內，繼電器、PLC、過電壓和過電流保護元件等放置在本體底盤內。
用戶在系統界面上選擇“波形分析"功能后,系統進入測量功能設置界面。
測量系統以美國泰克公司的數字存儲示波器TBS-1102B為波形數據采集平臺,工作方式的設置由測控軟件（具有軟件著作權）自動完成。其帶寬100MHz，標稱分辯率達9bit，很高采樣速度達2. GS/s，記錄長度10M，通道2個；可記錄雷電全波和雷電截波。用戶只需根據界面提示，輸入各項試驗條件即可（用戶也可選擇其它示波器）。
系統可以完成表1所示的各種沖擊電壓的測量和表2測量誤差及系統波形參數分析功能。
表1 沖擊電壓波形及其參數
波形 | 參數 |
雷電沖擊標準波 | 峰值/波前時間/半峰值時間 |
表2 測量系統不確定度(含分壓器)
測量的沖擊波類型 | 測量系統不確定度(含分壓器) Ke￡ % |
標準雷電波/截波 | 3 |
沖擊電壓的所有信息均以位圖(.bmp)文件和數據文件(.DAT)格式保存在硬盤上。
系統的典型測量功能包括:
沖擊電壓測量和波形分析: 2通道,很高采樣速率1.25GS/S
不同沖擊電壓波形的比較和離線分析: 可將試驗得到的波形 以數據文件(*.DAT)的格式存盤，從硬盤中讀出并顯示在屏幕上，幫助用戶比較不同沖擊試驗得到的沖擊試驗波形
試驗報告數字化: 點擊菜單項“試驗報告"可直接進入中文Word ，在已設計好的沖擊試驗報告模板上編寫試驗報告。利用Word *的處理功能, 輸入文字，繪制和插入電路接線圖，插入試驗波形圖，存儲、打印試驗報告等。
多時基波形顯示: 系統具備將各個通道波形數據(例如變壓器的入波電壓和示傷電流波形)分別獨立按不同的時基顯示的功能，方便用戶分析波形。
控制系統技術參數
充電電壓整定范圍 0.5～100.0kV
充電電壓 0.5～100.0kV
充電電壓調節精度 1 %
充電電壓不穩定度 < 1 %
充電時間設定范圍 30～900S
充電時間調節精度 1 S
報警延時 2 S
截波觸發脈沖延時 0.0～9.9μS
截波延時調節精度 0.1μS
沖擊試驗次數設定范圍 0～99次
沖擊試驗次數調節精度 1次
輸入電源電壓 220VAC±10%
輸出交流電壓 0～220VAC(連續)
輸出交流電流 0～16A
雙屏蔽測量電纜
10千伏861道莊線同時應用了三級短路保護技術，構建了多層次的短路故障防御體系。三級短路保護能夠快速隔離不同等級的短路故障，避免誤動作和越級跳閘，確保保護動作的準確性和可靠性，同時限度地減少對非故障區域的影響，有效提高配電網絡的抗干擾能力。
今年3月初，晉城供電公司啟動了自適應智能型饋線自動化線路試點建設工作。在國網山西省電力公司設備部和電科院的指導下，晉城供電公司整合運檢、調度、供指中心、澤州公司等各專業優勢，抽調專家和技術能手組建攻堅小組，編制了“自適應饋線自動化"線路改造計劃。項目實施過程中，攻堅小組定期組織技術會商，按照五個階段穩步推進，包括：制定設計方案，明確技術路線和實施策略；開展設備選型和功能驗證，確保設備性能滿足需求；通過電科院真型實驗，實際測試驗證自適應FA邏輯能否正確實現；*線路一二次設備，通過帶電作業更換三遙開關；聯調設備定值，調度完成定值核算后現場投入。通過系統性推動配網智能化工作，晉城供電公司試點建設取得階段成果，為后續全面推廣積累了成功經驗。
通過自適應FA、五級接地保護和三級短路保護的綜合應用，線路的供電可靠性較傳統線路提升了80%，可顯著減少用戶停電時間。晉城供電公司將在“十五五"期間進一步擴大智能配電線路的覆蓋范圍，持續開展新技術應用投入，全力推動電網的智能化、現代化建設。
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