10kV配網(wǎng)開關(guān)設(shè)備配置探討
摘要：10kV配網(wǎng)開關(guān)設(shè)備分布廣、數(shù)量多，與配網(wǎng)的運(yùn)行可靠性緊密相關(guān)，由于1OkV配網(wǎng)開關(guān)設(shè)備種類繁多，電氣性能各不相同，因此，只有從整體上合理布局，充分發(fā)揮各種開關(guān)設(shè)備的功能，才能使配電網(wǎng)絡(luò)的效益最大。本文就配電網(wǎng)中如何合理的優(yōu)化配置開關(guān)，提高配網(wǎng)的供電可靠性談了一些自己的觀點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；開關(guān)設(shè)備；配置方案
0. 引言
電力是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著城鄉(xiāng)建設(shè)的不斷深入，10kV配電網(wǎng)也迅速得到發(fā)展擴(kuò)大。過去10KV配網(wǎng)主要采取樹狀結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)是線路長(zhǎng)，分支線多，連接的配電變壓器多，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但可靠性差。隨著先進(jìn)配電開關(guān)設(shè)備的發(fā)展，對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化改造，如合理地選用與配網(wǎng)柜、重合器、分段器、熔路器、隔離開關(guān)等開關(guān)設(shè)備以加快配電網(wǎng)自動(dòng)化進(jìn)程，提高供電可靠性與智能化。因此，如何因地制宜更加合理配置戶外開關(guān)設(shè)備對(duì)于10kV配網(wǎng)的建設(shè)、改造是相當(dāng)重要的。銀南供電局配網(wǎng)以1．10KV配置開關(guān)設(shè)備
1.1配電網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)設(shè)備類型
在我國(guó)10kV配電網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)設(shè)備主要以少油開關(guān)、產(chǎn)氣式和壓氣式負(fù)荷開關(guān)、真空開
關(guān)為主。少油開關(guān)缺點(diǎn)比較明顯，不僅運(yùn)行成本較高，而且故障率高、對(duì)環(huán)境的污染大現(xiàn)在已禁止使用；產(chǎn)氣式和壓氣式這兩種空氣負(fù)荷開關(guān)，由于體積較大及運(yùn)行可靠性相對(duì)較低，沒能成為市場(chǎng)的主流，只能成為一種過渡產(chǎn)品。真空開關(guān)優(yōu)點(diǎn)是性能比較理想，全廣東省網(wǎng)改新增柱上開關(guān)均采用真空開關(guān)。
1.2開關(guān)設(shè)備配置的基本原則
首先，由于架空線路經(jīng)常產(chǎn)生瞬時(shí)性故障，因而所有故障都應(yīng)獲得作為瞬時(shí)性故障處理的機(jī)會(huì)；分閘后閉鎖現(xiàn)象不能發(fā)生在瞬時(shí)性故障中，只能發(fā)生于永久性故障情況；由于分閘后閉鎖現(xiàn)象而必須切斷的線路區(qū)間應(yīng)盡可能的小。
其次，在線路結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)明系統(tǒng)圖上，要標(biāo)明重要的負(fù)荷（如政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠等），線路故障電流的極值，最大的負(fù)荷電流，線路的正序、零序阻抗等。
最后，結(jié)構(gòu)類型，環(huán)境因素，允許停電的時(shí)間及頻數(shù)，經(jīng)濟(jì)能力，配網(wǎng)的遠(yuǎn)期規(guī)劃都將影響開關(guān)設(shè)備的配置。因此，要選擇適當(dāng)?shù)拈_關(guān)設(shè)備的特性參數(shù)，在保證供電可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，應(yīng)使配置網(wǎng)絡(luò)的總費(fèi)用最低，即：，（式中cost是配網(wǎng)總費(fèi)用，I是配網(wǎng)固定基建投資，L是電網(wǎng)中各種損耗的總損失費(fèi)，K是停電造成的損失費(fèi)）
因此，在配網(wǎng)中可以適當(dāng)增加開關(guān)控制設(shè)備的投資，能夠提高供電運(yùn)行的可靠性，減少不必要的各種損耗，同時(shí)還能減少停電造成的損失，從而降低網(wǎng)絡(luò)的總費(fèi)用，使整個(gè)配置網(wǎng)絡(luò)的效益大大提高。
2.10kV配網(wǎng)中開關(guān)設(shè)備的配置方案
10kV配網(wǎng)中開關(guān)設(shè)備的合理配置應(yīng)多方面全面考慮，包括電氣性能、操作可靠性、安全性能、性價(jià)比等。斷路器的主要特點(diǎn)是可以對(duì)短路點(diǎn)及時(shí)處理，切斷故障短路電流，同時(shí)斷路器的電氣性能參數(shù)比負(fù)荷開關(guān)高。跌落式熔斷器可用于線路末端，廣泛應(yīng)用于10kV配電線路和配電變壓器一次側(cè)作為保護(hù)和進(jìn)行設(shè)備投、切操作之用。隔離開關(guān)建議不單獨(dú)安裝使用，要與斷路器配合使用，這樣能使停電及檢修時(shí)保證與帶電部分有明顯斷口，便于發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，及時(shí)處理故障部分。
因?yàn)椴僮鬟^程中的次數(shù)比較少，在一般線路中的分段、聯(lián)絡(luò)開關(guān)，只需要切合負(fù)荷電流，并不一定要開斷短路故障電流。當(dāng)故障電流的切除需要由變電站內(nèi)的出現(xiàn)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以考慮選用負(fù)荷開關(guān)。在分支線開關(guān)設(shè)備的設(shè)置中，有以下原則：在分支線出現(xiàn)故障的情況下，如不影響主桿線的正常工作，最好使主桿線減少停電時(shí)間。直到目前為止，我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)的配置和一些小容量的分支線路基本上都選用的跌落式熔斷器。一般情況下，分支線供電負(fù)荷超過560kVA的供電線路應(yīng)采用斷路器保護(hù)，而不適合安裝跌落式熔斷器。在這種情況下，比較好的方式是選用一組單極操作的隔離閘刀和一臺(tái)具有過流保護(hù)功能的真空斷路器配合使用，當(dāng)線路中的分支線有明顯的問題時(shí)，能夠及時(shí)將閘分開，并且有容易發(fā)現(xiàn)的斷開點(diǎn)，利于分支線平時(shí)的維護(hù)和修理。
3.開關(guān)設(shè)備配置的定點(diǎn)問題
過去的架空配電網(wǎng)絡(luò)常采用樹形結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)具有線路供電距離長(zhǎng)，供電負(fù)荷大，可靠性差的特點(diǎn)。對(duì)樹形網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行環(huán)網(wǎng)改造就成為配網(wǎng)改造的關(guān)鍵，其重點(diǎn)就在于合理的配置開關(guān)設(shè)備及增加聯(lián)絡(luò)線路。
在當(dāng)前，我國(guó)配網(wǎng)負(fù)荷的特點(diǎn)是城鎮(zhèn)工商業(yè)相對(duì)集中，而農(nóng)村負(fù)荷比較分散。在線路負(fù)荷較集中的地方，可以根據(jù)負(fù)荷類別及地理區(qū)域劃分多個(gè)孤立負(fù)荷島，每個(gè)負(fù)荷島進(jìn)線段設(shè)置分段開關(guān)，并根據(jù)負(fù)荷對(duì)供電的可靠性要求決定是否增設(shè)聯(lián)絡(luò)線路實(shí)現(xiàn)雙電源開環(huán)供電，如圖1.（a）、（b）所示。負(fù)荷島內(nèi)可根據(jù)保重棄小原則，確保次要負(fù)荷故障不影響重要負(fù)荷供電，對(duì)次要負(fù)荷加設(shè)隔離開關(guān)或熔斷器來控制。
在線路負(fù)荷較分散的農(nóng)村，可用重合器和分段器配合把干線分成若干段，通過聯(lián)絡(luò)分段器構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，對(duì)重要負(fù)荷可用雙負(fù)荷開關(guān)或熔斷器實(shí)現(xiàn)雙電源互為備用方式供電，如圖2所示。
4.配電自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備配置設(shè)想
實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的主要環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化，其中饋線自動(dòng)化是配電自動(dòng)化的核心，因此實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化應(yīng)該先從實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化著手，其首要工作就要實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)、分段開關(guān)的智能化。配電自動(dòng)化中分段、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的選型具有以下原則：首先，從節(jié)約成本和降低工程造價(jià)的角度出發(fā)選用合理的負(fù)荷開關(guān)。其次，從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性角度看，選取的開關(guān)必須能防止凝露現(xiàn)象并且是免維護(hù)的。再次，在網(wǎng)絡(luò)中配備具有重合功能的電動(dòng)操作部件。最后，裝載電流互感器，電壓傳感器等。
要實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化還需要做好網(wǎng)架規(guī)劃工作，從當(dāng)前10KV配電網(wǎng)的現(xiàn)狀來看，重合器與分段器的組合模式更有利于今后配電自動(dòng)化的建設(shè)和改造。在這個(gè)組合模式中，重合器采用斷路器的方式，這樣有利于它在發(fā)生故障時(shí)能在短時(shí)間內(nèi)多次自動(dòng)重合，從而恢復(fù)供電。假若系統(tǒng)發(fā)生的不是偶然性故障，而是永久性故障時(shí)，則重合器將發(fā)揮另外一種功能，會(huì)按照預(yù)定的操作程序，在分閘位置處依照順序先后閉鎖，同時(shí)隔離故障處與未損害的主系統(tǒng)。分段器的功能不同于重合器，它主要采用智能化的負(fù)荷開關(guān)，一般與電源側(cè)的前級(jí)開關(guān)設(shè)備相關(guān)聯(lián)，在無電壓和無電流時(shí)，會(huì)發(fā)揮分段器自動(dòng)分閘的功能。一般說來，系統(tǒng)一旦發(fā)生永久性的故障，該系統(tǒng)的電源側(cè)開始工作，記錄重合器的分閘操作次數(shù)，當(dāng)重合器的分閘操作次數(shù)達(dá)到事先預(yù)定的次數(shù)以后，系統(tǒng)將會(huì)通過分段器關(guān)閉分閘位置，以此來隔離發(fā)生故障的線路區(qū)段，這樣可以使重合器恢復(fù)對(duì)沒有發(fā)生故障那部分線路供電。通過上述設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可以最大限度地限制停電范圍，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
在我國(guó)當(dāng)前的配電網(wǎng)中主要以環(huán)行網(wǎng)和輻射形網(wǎng)為主，我們以輻射形供電網(wǎng)來說明開關(guān)設(shè)備的配置。開關(guān)設(shè)備的配置需要在主干線首端安裝重合器，在一般分支線上依次安裝分段器和熔斷器。這種配置方式的特點(diǎn)非常明顯，它使各分支線路能獨(dú)立供電，同時(shí)將故障發(fā)生處縮小到一個(gè)最小范圍，便于我們查找故障點(diǎn)及檢測(cè)維修。
5．結(jié)語(yǔ)
如何合理的規(guī)劃10kV配電網(wǎng)中開關(guān)設(shè)備的配置是10kV配電網(wǎng)建設(shè)和改造中最應(yīng)該重視的問題，只有通過合理的布局，各種開關(guān)設(shè)備的特點(diǎn)與功能得到充分發(fā)揮，才能使電網(wǎng)獲得最大的效益。
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