10kV配電線路分段開關(guān)智能優(yōu)化措施探討

徐玉廣++王慶偉+++王芳

中圖分類號：TM77 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2017）01-000-02

摘 要 10kV線路分段開關(guān)的使用能提高配電網(wǎng)供電運行的可靠性，能實現(xiàn)線路故障的有效隔離，為線路維修維護提供方便。文章首先介紹10 kV配電線路分段開關(guān)極差保護面臨的障礙，分析10 kV配電線路分段開關(guān)級差保護，探討10 kV配電線路分段開關(guān)智能優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞 10 kV 配電線路 分段開關(guān) 優(yōu)化 措施

目前，10kV線路分段開關(guān)已經(jīng)在配網(wǎng)中大量使用，這些分段開關(guān)的使用為線路故障的隔離、線路檢修和轉(zhuǎn)電操作帶來了很大的方便，也對提高供電可靠性起到了很明顯的作用，但是，在實際運行中還存在較多的問題。分段開關(guān)的維護以及應(yīng)用范圍越廣，其發(fā)生設(shè)備故障的概率就越大，對配電分段開關(guān)實行必要的極差保護以及智能優(yōu)化對于減少設(shè)備故障并提高電網(wǎng)運行的安全性具有非常重要的作用。

一、10 kV配電線路分段開關(guān)極差保護面臨的障礙

（一）線路故障

10 kV配電線路分段開關(guān)運行中一旦出現(xiàn)線路故障，無論故障的性質(zhì)是永久性的還是暫時性的，故障線路所連接的變電站出線開關(guān)都會及時發(fā)生跳閘反應(yīng)，因此，在實際運行過程中變電站開關(guān)跳閘次數(shù)會隨著故障發(fā)生頻率的不斷增加而增加。經(jīng)過這種頻繁多次且反復(fù)的故障發(fā)生，時間一長就會使出線開關(guān)逐漸老化以及破損，進而造成機械設(shè)備在運行上的各種隱患。并且，在線路故障發(fā)生之后，由于10kV線路上缺乏相應(yīng)的分段開關(guān)且沒有任何一種開關(guān)對線路故障進行及時的隔離，所以導(dǎo)致線路的某一處發(fā)生問題而引發(fā)整段線路運行故障的產(chǎn)生，而隨著故障產(chǎn)生的頻率不斷增加，會導(dǎo)致線路的停電范圍以及停電面積不斷擴大。

（二）所帶隔離開關(guān)觸頭接觸不良發(fā)熱

主要有以下原因：施工人員在安裝過程中，使隔離開關(guān)觸頭受損、出現(xiàn)毛刺，或者沒有將隔離開關(guān)動靜觸頭咬合深度、壓緊彈簧壓力調(diào)整好，導(dǎo)致隔離開關(guān)動靜觸頭接觸不良；運行中未按規(guī)程要求進行定期維修，開關(guān)觸頭壓緊彈簧失去彈力，而使隔離開關(guān)動靜觸頭接觸不良；隔離開關(guān)觸頭材質(zhì)低劣、開關(guān)通流斷面尺寸不足，導(dǎo)致開關(guān)觸頭在正常負荷下長期發(fā)熱。

（三）開關(guān)與導(dǎo)線連接部位發(fā)熱

開關(guān)與導(dǎo)線連接部位一旦發(fā)生發(fā)熱情況，將會導(dǎo)致線路運行故障。導(dǎo)致開關(guān)與導(dǎo)線連接部位發(fā)熱通常有兩種情況：一種是由于線路導(dǎo)線部位連接不當或者導(dǎo)線選材不符合相關(guān)規(guī)范的要求；另一種是由于沒有遵守國家相關(guān)規(guī)范要求，在線路設(shè)計以及安裝中使用鋁導(dǎo)線將相關(guān)設(shè)備連接起來，而導(dǎo)致鋁導(dǎo)線和隔離開關(guān)連接出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致接觸面的面積過小、線路的電阻過大，進而導(dǎo)致連接處發(fā)熱。

二、10 kV配電線路分段開關(guān)級差保護

（一）級差保護的概念

級差保護是指在一條線路上不同線路段分別安裝不同分段開關(guān)，各個開關(guān)實現(xiàn)梯級配合。它是為了防止在電網(wǎng)運行的過程中受短路影響，在低壓側(cè)設(shè)置的過流保護，過流保護的最低設(shè)置為0.5 s，通過在這一時間內(nèi)進行多級級差保護延時，有效避免對上級保護整定的影響。級差保護充分考慮到斷路器存在的響應(yīng)時間，對分段開關(guān)進行保護動作的延遲，從而使電流具備足夠的切斷時間并起到線路保護的作用。

隨著開關(guān)技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，配電線路分段開關(guān)的級差保護時間得到了一定程度的提高。通過采用永磁操作機構(gòu)以及無觸點驅(qū)動技術(shù)，可以實現(xiàn)三級級差的保護裝置，并且可以快速地對配電網(wǎng)分段開關(guān)運行中的故障進行有效隔離。在對10kV配電線路分段開關(guān)進行級差保護時，須在進行保護動作演示設(shè)置的過程中，確保分段開關(guān)在30ms 內(nèi)能夠迅速地切斷故障電流，確保變電站與開關(guān)之間的級差具有一定的選擇性，并且能夠達到保護配合的目的。

（二）多級級差保護與集中式故障處理的協(xié)調(diào)配合

當10 kV配電線路分段開關(guān)發(fā)生故障時，不僅要依靠多級級差保護進行故障的隔離，同時還要集中地進行故障處理，找出故障的原因所在，采取有效措施。

首先，應(yīng)充分考慮分段開關(guān)的類型以及組合形式，避免在故障處理過程中由于開關(guān)的重合而導(dǎo)致的倒送電以及擴大停電范圍等事故現(xiàn)象的發(fā)生；其次，考慮不同的網(wǎng)絡(luò)類型，針對不同類型的網(wǎng)絡(luò)采取相應(yīng)的策略進行集中地故障處理；最后，架空線以及全電纜線路在發(fā)生故障時要采取差異性的處理方式，依托故障的處理信息進行相應(yīng)故障處理以及級差保護。

三、10 kV配電線路分段開關(guān)智能優(yōu)化

（一）優(yōu)化可靠性成本

將饋線作為目標研究對象，把饋線上開關(guān)之間的部分分為分區(qū)段。對任何一個分區(qū)段，由于分段開關(guān)的作用，其下游區(qū)段發(fā)生故障對分區(qū)段內(nèi)的負荷點并無太大影響，而當上游分區(qū)段發(fā)生故障，分區(qū)段的停電時間將由備用電源的情況決定。倘若在饋線最末端分區(qū)段與其他饋線間具有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，則分區(qū)段內(nèi)的負荷停電時間為聯(lián)絡(luò)開關(guān)的到閘時間，若沒有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，則分區(qū)段內(nèi)的負荷停電時間為上游分區(qū)段的故障恢復(fù)時間。在 10kV配電網(wǎng)構(gòu)建中，聯(lián)絡(luò)開關(guān)的維護優(yōu)化將直接影響到電力傳輸質(zhì)量與效率。由于110（35）kV仍處于發(fā)展之初的階段，因此在發(fā)展環(huán)節(jié)的控制方面以及維護不足方面時有問題發(fā)生，其平均N–1 轉(zhuǎn)供能力時期中要做好優(yōu)化的問題。10 kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)智能優(yōu)化要完善聯(lián)絡(luò)開關(guān)的評價體系，涉及提高聯(lián)絡(luò)開關(guān)對電力設(shè)備供電能力、工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性以及開關(guān)的結(jié)構(gòu)等多方面指標，要力爭在最短的時間內(nèi)檢測出10kV配電網(wǎng)中的各項主體存在的隱患以及問題。對于配電網(wǎng)評價體系的構(gòu)建要包括供電能力、設(shè)備穩(wěn)定性、聯(lián)絡(luò)開關(guān)結(jié)構(gòu)、電能質(zhì)量等多方面的內(nèi)容。對于配電線路聯(lián)絡(luò)各分段開關(guān)的須利用遺傳算法實現(xiàn)。多目標一串算法是建立在遺傳學(xué)計算理論和自然選擇理論基礎(chǔ)的計算方法之上的，利用隨機信息交換機制對目標數(shù)據(jù)進行處理、計算出能夠最為合理地對各聯(lián)絡(luò)分段開關(guān)進行優(yōu)化的方法。對分段開關(guān)改造以及優(yōu)化進行可行性以及經(jīng)濟性分析，要經(jīng)過多方實證考察以及反復(fù)推究，這樣對配電線路的優(yōu)化與改造才更具可靠性。

（二）優(yōu)化線路配置，提高10kV配電線路分段開關(guān)級差保護能力

變壓器容量的大小與電力用戶實際需求之間是有直接聯(lián)系的，因此在選擇變壓器時要符合配電線路的負荷需求，并且對用電需求增加進行預(yù)測以及對于變壓器的選擇要滿足用戶的用電實際需求，通過對變壓器的科學(xué)合理選擇，優(yōu)化線路配置，以提高分段開關(guān)級差保護能力。此外，線路材料、相關(guān)配套保護設(shè)施、各類線路儀器設(shè)備的選擇都要充分結(jié)合用電實際狀況，保證其性能符合荷載量和級差保護要求，并在此基礎(chǔ)上通過科學(xué)合理配置以更大程度上發(fā)揮出分段開關(guān)級差保護能力。

（三）對于隔離開關(guān)觸頭接觸不良發(fā)熱問題采取以下措施加以防范

仔細檢查刀閘調(diào)整螺栓是否調(diào)整合適，防止刀閘銜接過松、過緊，檢查刀閘觸頭是否接觸良好，是否已在隔離開關(guān)觸頭上涂用導(dǎo)電膏；結(jié)合線路停電對開關(guān)進行檢修，對隔離開關(guān)觸頭做重點維護，對隔離觸頭的螺絲、彈簧應(yīng)細致檢查，彈簧應(yīng)定期更換，采用在隔離觸頭上用凡士林、導(dǎo)電膏涂抹，降低接觸電阻等措施加以防范。

（四）做好10 kV配電線路的防雷工作，保障配電線路分段開關(guān)的正常運行，優(yōu)化其保護能力

防雷工作是10 kV配電線路分段開關(guān)維護以及改造最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，做好 10 kV 配電線路的防雷工作必須要對線路中的絕緣子進行全面檢測，確保絕緣子的質(zhì)量可靠，進而確保線路分段桿塔在遭受雷擊時保護線路內(nèi)部絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，并及時安裝避雷裝置。通過采用防雷手段，避免雷擊損傷分段開關(guān)或是保障雷擊時分段開關(guān)的正常運行，優(yōu)化其配電線路保護能力。

四、結(jié)語

綜上所述，10kV線路分段開關(guān)的應(yīng)用能優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高線路故障的隔離能力，保證線路的正常、穩(wěn)定和安全運行。但要注意的是10kV線路分段開關(guān)的安裝、處理不當同樣會引發(fā)線路運行故障，降低線路運行可靠性，所以在線路開關(guān)安裝中，一定要嚴格遵循安裝原則，做到合理設(shè)計，科學(xué)安裝，全方位確保10KV線路的安全。

參考文獻：

[1] 曹偉.10 kV配電網(wǎng)規(guī)劃的供電可靠性評估和應(yīng)用[J].湖南大學(xué)，2013.24（11）.

[2] 盧慧清.35kV 變電站 10kV 分段開關(guān)自合閘故障分析[J].供用電，2007（4）.

[3] 曹偉，姚建剛.配電網(wǎng)主饋線分段開關(guān)優(yōu)化配置的新方法[J].微計算機信息，2009（24）.