摘 要：結(jié)合在10 kV配網(wǎng)自動化改造中對開關(guān)設(shè)備配置的經(jīng)驗,分析了通過合理配置開關(guān)設(shè)備來提高供電可靠性的意義,可供參考。

關(guān)鍵詞：10 kV配電網(wǎng);開關(guān)設(shè)備;配置

0前言

電力是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)能源，是經(jīng)濟現(xiàn)代化，提高人民物質(zhì)生活水平的重要基礎(chǔ)。同時隨著城鄉(xiāng)一體化改革和建設(shè)的不斷深化，10 kV 配電網(wǎng)的建設(shè)也得以迅速發(fā)展。傳統(tǒng)10 kV 的配網(wǎng)主要是采取樹狀結(jié)構(gòu)的形式，主要特點是線路較長、分支線多，同時與配電變壓器的連接多，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性較差。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，先進的配電開關(guān)設(shè)備技術(shù)逐漸得以應(yīng)用，它能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)絡(luò)進行自動化的改造，例如能夠合理地選用和重合器、配網(wǎng)柜、熔路器、分段器、隔離開關(guān)等等開關(guān)設(shè)備，用以推進配電網(wǎng)的自動化進程，提高供電的可靠性和智能化。所以，怎樣因地制宜的合理配置戶外的開關(guān)設(shè)備，對于建設(shè)和改造10 kV 配電網(wǎng)格外重要[1]。

1配電網(wǎng)

配電網(wǎng)主要是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關(guān)、無功補償電容以及一些附屬設(shè)施等組成的。在電力網(wǎng)中起分配電能作用的網(wǎng)絡(luò)就叫做配電網(wǎng)。主要是指35 kV及其以下電壓等級的電網(wǎng)，作用是給城市里各個配電站及各類用電負荷供給電源。

2 10 kV配電網(wǎng)的規(guī)劃

2.1站點規(guī)劃。

站點規(guī)劃主要包括對線路的供電半徑、供電范圍的劃分、開關(guān)站與配電變壓器的選址等。要做好這些工作就必須要與城市的發(fā)展規(guī)劃緊密聯(lián)系, 不但要以經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃與城市用地規(guī)劃來進行負荷預(yù)測及負荷分布預(yù)測、劃分出各個高壓變電站的供電區(qū)域、確定10 kV 出線的開關(guān)站的規(guī)模、供電范圍與配變?nèi)萘? 同時, 還要與城市的建設(shè)規(guī)劃相互配合, 確定出10 kV 的線路走廊、開關(guān)站以及配電變壓器的位置。

2.2網(wǎng)架規(guī)劃。

在城市配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)中, 城市中心區(qū)域內(nèi)的電纜主干線采取環(huán)網(wǎng)供電, 實現(xiàn)開環(huán)運行方式的“二減一”接線。也即不同變電站間10 kV 出線經(jīng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)聯(lián)接起來, 斷開運行, 能夠在事故和檢修時,靈活的合上聯(lián)絡(luò)開關(guān), 從而保證用戶持續(xù)供電, 在正常情況下每回饋電線的最高負荷，應(yīng)當(dāng)控制在電纜安全載流量的50% 以下。一旦不能實現(xiàn)2個變電站的10 kV 線路的“二減一”接線時, 至少要同一變電站的來自不同母線段的10 kV 線路實現(xiàn)“二減一”接線。而在后續(xù)的規(guī)劃建設(shè)中, 可以通過增加10 kV 的饋線, 從而逐步形成“ 三減一”的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu), 進而滿足負荷增長與供電可靠性的要求(見下圖1)。

圖1 電纜主干線網(wǎng)架規(guī)劃圖

3 10 kV配電網(wǎng)的開關(guān)設(shè)備

3.1配電網(wǎng)的開關(guān)設(shè)備類型。

中國的10 kV 配電網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)設(shè)備大多數(shù)是以產(chǎn)氣式與壓氣式開關(guān)、少油開關(guān)以及真空開關(guān)為主。產(chǎn)氣式與壓氣式這兩種類型的空氣負荷開關(guān)，因為體積較大以及運行的可靠性較低，而無法成為市場的主流，只能是一種過渡性產(chǎn)品;少油開關(guān)的缺陷較為明顯，不但運行成本和故障率高、對環(huán)境的污染也極為嚴重，現(xiàn)在已經(jīng)禁止使用;真空開關(guān)其優(yōu)點是性能較為理想，東莞正在進行電網(wǎng)改革的新增柱上，大多都采用這種真空開關(guān)。而配電網(wǎng)的接線方式主要有多分段多聯(lián)絡(luò)、單環(huán)網(wǎng)、雙放射網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)等 (見圖2至圖6)。

圖6 三分段三聯(lián)絡(luò)接線方式(架空線路)

3.2開關(guān)設(shè)備配置的基本原則。

a) 由于架空線路頻繁產(chǎn)生瞬時性的故障，因此所有的故障均應(yīng)該獲得瞬時性故障的處理機會;分閘后的閉鎖現(xiàn)象不可能發(fā)生在瞬時性的故障中，只會發(fā)生在永久性的故障中;盡可能的減小因為分閘后的閉鎖現(xiàn)象必須去切斷的線路區(qū)間;

b) 要注意在簡明線路結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)圖上，標(biāo)明出重要的負荷(比如政府、學(xué)校、機關(guān)單位和工廠)，和線路故障時電流的極值，以及最大負荷電流，零序阻抗，線路的正序等等;

c) 影響開關(guān)設(shè)備的配置的因素有很多，其主要包括環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)類型、允許的停電時間和頻數(shù)以及經(jīng)濟能力等。因而要選擇正確的開關(guān)設(shè)備參數(shù)，在確保供電能夠可靠運行的前提下，應(yīng)該將配置網(wǎng)絡(luò)的總費用降到最低。所以在配網(wǎng)中應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾訉﹂_關(guān)控制設(shè)備的投資，并對供電運行的可靠性進一步提升，減少各種不必要的損耗，降低停電而造成的經(jīng)濟損失，進而減少網(wǎng)絡(luò)的總費用，促進配置網(wǎng)絡(luò)效益的提高，在實際運用中，可靠性較高。

4 10 kV配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的配置方案

10 kV 配電網(wǎng)的開關(guān)設(shè)備的配置的問題應(yīng)該從多方面來考慮，包括安全性能、操作可靠性、電氣性能以及性價比等。斷路器的特點是能夠?qū)Χ搪伏c進行及時有效處理，并切斷故障和短路電流，而且斷路器的電氣性能參數(shù)高于負荷開關(guān)。跌落式熔斷器能夠用在線路末端，從而在10 kV 配電線路與配電變壓器的一側(cè)廣泛應(yīng)用，用作保護以及進行設(shè)備的投、切操作。建議不單獨安裝使用隔離開關(guān)，使其和斷路器配合進行使用，這樣能夠使停電與檢修時保證和帶電部分有明顯的斷口，有利于問題本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，從而及時處理。

因為操作過程的次數(shù)較少，一般線路的分段與聯(lián)絡(luò)開關(guān)，可以不用開斷短路故障電流，只需切合負荷電流就可以。而進行故障電流的切除時需要變電站的出現(xiàn)開關(guān)來實現(xiàn)，一般會考慮使用負荷開關(guān)。而在分支線的開關(guān)設(shè)備的基本設(shè)置中，主要有這些原則：分支線出現(xiàn)故障時，如主桿線的正常工作不受影響，最佳選擇是減少主桿線的停電時間[2]。

5開關(guān)設(shè)備的選擇

選擇開關(guān)設(shè)備的主要依據(jù)是：所選的設(shè)備是否滿足了配電網(wǎng)的安全性與可靠性的要求;配置的開關(guān)是否滿足了用戶對供電連續(xù)性和電網(wǎng)容量的基本要求。配電網(wǎng)的運行是否具有經(jīng)濟性與靈活性。

架空線路的研究主要是，電源側(cè)斷路器安裝自動重合閘的裝置，提供了自動重合閘性能，對排除線路的瞬時性故障，以及當(dāng)線路發(fā)生永久性故障時斷路器與線路其它開關(guān)設(shè)備配合切開故障段，從而保障非故障階段的供電。重合器與分段器都能夠用于線路首端的主干線，同時對于一些線路長、用戶多的分支線也可以在這里使用。假如不希望主干線短時停電，或者出現(xiàn)分支線瞬時性的故障率較高時，一般優(yōu)先適用重合器。而當(dāng)重合器和熔斷器出現(xiàn)配合困難時，或者主干線上的后備開關(guān)設(shè)備能夠檢測的最低故障電流能夠伸展到分段器的保護區(qū)域的末端時，一般會優(yōu)先適用分段器。

6配電自動化開關(guān)設(shè)備的設(shè)想

配電自動化技術(shù)是服務(wù)于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設(shè)的重要技術(shù)，配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統(tǒng)，而通信技術(shù)是配電自動化的關(guān)鍵。

要實現(xiàn)配電自動化，主要環(huán)節(jié)還是要饋線自動化的實現(xiàn)，而饋線自動化是整個配電自動化的核心部分，所以要實現(xiàn)配電自動化就應(yīng)該把實現(xiàn)饋線自動化作為突破口，首要工作是實現(xiàn)分段開關(guān)以及聯(lián)絡(luò)開關(guān)的智能化。在配電自動化中分段與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的型號選擇原則主要有：a) 從成本的節(jié)約與控制工程造價的角度出發(fā)來選取正確的負荷開關(guān)(見圖7);b) 從網(wǎng)絡(luò)運行要求穩(wěn)定性的角度出發(fā)，選用的開關(guān)一定要能夠防止凝露現(xiàn)象而且免維護;c) 安裝擁有重合作用的電動操作部件在網(wǎng)絡(luò)中;d) 裝載起電流互感器以及電壓傳感器等等。

圖7 多電源多回路供電系統(tǒng)

要實現(xiàn)配電的自動化同時還應(yīng)當(dāng)做好網(wǎng)架的規(guī)劃工作，而從現(xiàn)今10 kV 的配電網(wǎng)現(xiàn)狀看，重合器和分段器的組合新模式更加有助于配電自動化的發(fā)展建設(shè)與改造。而在這個模式當(dāng)中，重合器運用斷路器的基本方式，有利于發(fā)生故障時能夠在較短內(nèi)進行多次自動重合，進而恢復(fù)供電。如果系統(tǒng)不是偶然性的故障，而發(fā)生的是永久性的故障時，那么此時重合器將會發(fā)揮出另一種功能，按照預(yù)先制定的操作程序和指令，在分閘的位置按順序先后閉鎖，并對故障處和未傷及的主系統(tǒng)進行隔離。分段器主要是選用智能化負荷開關(guān)，主要和電源一側(cè)的前級開關(guān)相互關(guān)聯(lián)，在無電流及無電壓時，能發(fā)揮出分段器的自動分閘的功能。而一般情況，系統(tǒng)如果發(fā)生了永久性故障，系統(tǒng)的電源一側(cè)開始進行工作，并對重合器的分閘操作的次數(shù)進行仔細記錄，如果發(fā)現(xiàn)重合器進行的分閘操作次數(shù)已經(jīng)達到系統(tǒng)預(yù)定次數(shù)后，系統(tǒng)將會自動經(jīng)過分段器將分閘位置關(guān)閉，從而把故障線路區(qū)段隔離，恢復(fù)重合器對無故障部分的線路供電。而通過前面的設(shè)計，該系統(tǒng)能夠在最大程度上限制停電的范圍，保證電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定[3]。

當(dāng)前，在東莞的配電網(wǎng)中其主要還是以環(huán)行網(wǎng)與輻射形網(wǎng)為主，而現(xiàn)在主要以輻射形的供電網(wǎng)進行說明開關(guān)設(shè)備的基本配置。

7結(jié)語：

合理規(guī)劃10 kv配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的配置，進行合理布局，充分發(fā)揮各種開關(guān)設(shè)備的功能與特點，從而促使東莞電網(wǎng)獲得最大的效益。

參考文獻：

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[2] 拱 蕊.如何合理優(yōu)化10kV配網(wǎng)開關(guān)設(shè)備配置[J].湖南農(nóng)機：學(xué)術(shù)版,2011(5):99-100.

[3] 林石文.淺析城市10kV配網(wǎng)架空設(shè)備改造[J].城市建設(shè),2010(18):359-360.

原標(biāo)題:分析10kV配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備配置