高佳
国网山西省电力公司晋中供电公司 山西 晋中 030600
摘要：在新老城区电力设施新建和升级改造项目中，景观式地埋箱变产品以其占地小、美观等特点渐渐进入各方用户视线。景观式地埋箱变大多采用TN-C-S系统，如何合理选用断路器是电气设计中最重要的环节。文章结合老苏州某老城区电力设施改造案例详细论述分析了改造项目通电时遇到的故障现象，分析了可能存在的跳闸原因，提出和总结了设计中断路器选用时应注意的问题和选用原则，保证供电系统安全可靠运行。
关键词：地埋箱变；断路器；选用
近年来，随着城区居民用电量需求持续快速增长，居民对供电可靠性期望提高，城区特别是一些老城区电力配电设施升级优化的需求日渐加大；另外随着社会日渐关注城市建设美观和安全性，城市规划与建设提出新的要求；诸如故障多发的架空线路、紧靠路边的杆上变压器配电系统已渐渐不能满足城市发展的需要[1]。在老城区电力设施改造项目中，景观式地埋箱变产品渐渐收到地区配电部门的青睐，慢慢出现在一些新电力设施建设及老城区改造的工程项目中。在景观式地埋箱变产品的设计中，如何合理选用断路器是电气设计中最重要的环节；选择的正确与否直接影响着供电系统的安全性和可靠性，是保证人身安全，避免财产设备损失的重要保证。设计人员在项目设计时中，应充分考虑工程项目电力设施特点及情况，所设计的箱变产品内合理选用断路器[2]。
1故障现象
在苏州某老城区居配电力改造项目中，依照当地新建及老城改造项目线缆入地原则，需要对紧靠公路边一台居配容量315kVA杆上变压器进行优化改造；受限于路边有限的可施工空间，传统美式箱变及欧式箱变皆难以满足安装要求，因此选用了一种占地面积较小的景观式地埋箱变产品。其低压主回路供电系统方案采用两路电源进线，低压采取两进线一母联的接线方案；QF、2QF、3QF为额定电流为630A三极抽屉式框架断路器，QF1、QF2、QF3、QF4为额定电流400A带漏电四极断路器。QF、3QF合闸后，电源经QF、3QF及隔离开关送至馈线断路器上口，馈线断路器出现无法合闸和合闸后很快跳闸，无法正常带负载运行。现场工作人员分析时提出是否为四极断路器的选用导致送电失败，最终联系供电局工程师讨论后建议去掉漏电保护模块后送电成功。
2案例分析
案例分析:一、对于新建及老城区改造项目，用于居配的箱变负荷出现箱变界点以后线路（低压配电箱或居民用户进线）往往采用三相三极漏电断路器或单相单极断路器，均不能有效断开回路中的中性线。箱变接入负载后，QF1的漏电检测线圈检测到不电流平衡，动作跳闸。二、存在漏电开关分给分段保护不合理现象，主漏电断路器和下一级漏电开关动作电流和动作时间选用不合理：当箱变内主漏电断路器漏电开关动作电流小于低压配电箱内漏电断路器漏电开关动作电流导致箱变内主开关提前后一级动作，低压配电箱内漏保开关失去保护作用；或着箱变内主漏电断路器开关延时动作时间小于接线箱内开关延时动作时间，导致箱变内开关先跳闸而低压配电箱内开关失去作用。三、排除线路和开关的故障情况后开关如依然跳闸，考虑总进线漏保漏电值偏小；对于老城区居配电力改造项目，居配家用设备往往存在使用老化现象，使得设备漏电流逐年增加，漏电流累积导致超过限制，使得断路器跳闸。
3解决方法与总结
此类老城区居配电力改造项目存在这样的特点：一、负载情况复杂，改造工程往往不能同时对整块区域供配电设施及线路升级优化，箱变内断路器选择应充分考虑负载端开关选用情况及线路老化情况的存在；二、老城区居民用户负载多为单相，同时用电负荷不同、用电性质差异较大等因素，使配电低压电网三相负荷不平衡现象比较普遍。
针对复杂的用电情况，笔者总结和提出以下几点以供参考：一、检查并对箱变界点以后的低压配电箱进行改进，将进线端原一相线一中性两线制方案改为为三相四线制（选用三相四极漏电断路器），使回路能有效断开中性线。二、箱变馈线断路器换成三极不带漏电的断路器，考虑到居配用户端应安装带有漏保功能的开关，检查确认箱变界点后断路器开关带有漏电保护功能，以保证用户用电安全。三、如箱变内断路器项目设计要求必须选用漏电保护断路器，漏电额定动作电流和动作时间选择时应考虑分级动作，防止误动作情况的发生。四、对于一些较难分析误动作故障原因的改造项目，可检查负荷侧工作零线绝缘情况，把零线拆掉，用摇表测量零线绝缘性能，根据检查结果进一步选择可靠的优化方案。
另外，在居配改造项目中，往往采取TN-C-S系统两路电源供电方案：一、非常态运行时，即母联断路器在紧急或者特殊情况下合闸，作为备用电源对常用电源侧的负荷保持供电，供电时间较短；二、常态运行时，如果采用三极断路器作为母联开关且不为低压配电盘一处接地，其杂散电流的影响则是长期的。所以，现有条件下可以采用四极断路器的N极上增加断零保护功能。采用拥有断零保护的四极断路器，既避免了断零所造成的危险，又可以避免在当前变压器接地方式条件下产生杂散电流所造成的危害。虽然建造成本上会略有提升，但从长期安全的角度上讲，这种投入也是值得的。
4景观地埋式箱变的技术优点
4.1高可靠性。地埋式箱变所选用的地埋式变压器箱体外壳采用防腐不锈钢制作、全密封，高低压进出线采用防水全密封、全绝缘，全屏蔽的接线方式，保证了地埋式变压器的防腐和密封能力，整体防护等级达到IP68，可浸没在水中运行。高压配置插入式和后备熔断器，在变压器发生故障时，可迅速切断，不影响整体线路。变压器地坑基础设计和制作时进行了防水和排水考虑，顶部通风孔具备有效的防雨防水功能，侧部及底部用特种防水材料处理，渗水不能浸入，在底部安装有受自动排数系统控制的潜水泵。地埋式箱变可以浸没在水中运行，可以抵御洪涝灾害，所有各项措施保证地埋式箱变20的使用寿命，可以免维护、免维修，有效地提高了供电系统的可靠性。
4.2自动化程度高。景观地埋式箱变可通过采用GPRS无线网络技术的地下式变压器综合操控装置，向控制中心或设备管理人员报告地下式组合变压器和低压设备的运行状况，还可以实现遥远控制以及对高压断路器实行电操，极大的方便了对地下式组合变压器的操控和使用。地下式组合变压器的综合操控装置可通过RS485、有线Moden、无线GSM、或无线GPRS对外发送通讯信号。如采用无线GPRS对外发送通讯信号时，用户只需要通过登陆指定的网站，即可对变压器运行的各个参数进行实时监控。
4.3节能降耗。节能降耗已成为全社会的共识，地埋式箱变选用的地埋式变压器为低损耗产品，硅钢片铁心的地埋式变压器为低损耗产品，硅钢片铁心的地埋式变压器损耗达到S11系列，与普通变压器相比，空载损耗降低30%，负载损耗降低15%。采用非晶合金铁心的地埋式变压器的损耗更是有较大幅度的降低，其空载损耗下降了80%。
4.4降低噪声。众所周知，箱式变电站对周围居民的影响最主要的因素可以说是变压器的噪声。变压器的噪声源主要来自铁心，安装在普通箱变里的变压器离地高度一般在1.2m左右，如果箱变安装在离居民窗口较近时，在夜深人静时其噪声不可避免的会传入居室，影响人们的睡眠。而一旦将变压器安装在地下，其噪声可以明显下降，对居民的影响几乎没有。
5结束语
综上，随着各地区线缆入地要求的提出和城市规划与建设对老城区供配电新要求的提出，各地区老城区电力设施改造工程需求会进一步加大。配电箱变设计人员在设计时应充分考虑该类改造项目负荷复杂性特点，保证供电系统安全可靠运行。
参考文献：
[1]雷明海.浅谈地埋式变电站的应用[J].第十届全国智能建筑技术交流会论文，2012:34~36
[2]梁波刘兴琛.采用三相四极剩余电流断路器调整三相负荷不平衡[J].电世界，2013,54(11):25
[3]刘文杰李刚.母联开关四极断路器选择分析[J].电工电气，2015 No.1:26-28