摘 要：結合在10 kV配網自動化改造中對開關設備配置的經驗,分析了通過合理配置開關設備來提高供電可靠性的意義,可供參考。

關鍵詞：10 kV配電網;開關設備;配置

0前言

電力是國民經濟發(fā)展的基礎能源，是經濟現代化，提高人民物質生活水平的重要基礎。同時隨著城鄉(xiāng)一體化改革和建設的不斷深化，10 kV 配電網的建設也得以迅速發(fā)展。傳統(tǒng)10 kV 的配網主要是采取樹狀結構的形式，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，結構簡單，可靠性較差。但是隨著科學技術的不斷發(fā)展，先進的配電開關設備技術逐漸得以應用，它能夠對配電網絡進行自動化的改造，例如能夠合理地選用和重合器、配網柜、熔路器、分段器、隔離開關等等開關設備，用以推進配電網的自動化進程，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設備，對于建設和改造10 kV 配電網格外重要[1]。

1配電網

配電網主要是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償電容以及一些附屬設施等組成的。在電力網中起分配電能作用的網絡就叫做配電網。主要是指35 kV及其以下電壓等級的電網，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, 不但要以經濟發(fā)展規(guī)劃與城市用地規(guī)劃來進行負荷預測及負荷分布預測、劃分出各個高壓變電站的供電區(qū)域、確定10 kV 出線的開關站的規(guī)模、供電范圍與配變容量, 同時, 還要與城市的建設規(guī)劃相互配合, 確定出10 kV 的線路走廊、開關站以及配電變壓器的位置。

2.2網架規(guī)劃。

在城市配電網的規(guī)劃建設中, 城市中心區(qū)域內的電纜主干線采取環(huán)網供電, 實現開環(huán)運行方式的“二減一”接線。也即不同變電站間10 kV 出線經聯(lián)絡開關聯(lián)接起來, 斷開運行, 能夠在事故和檢修時,靈活的合上聯(lián)絡開關, 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，應當控制在電纜安全載流量的50% 以下。一旦不能實現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“二減一”接線。而在后續(xù)的規(guī)劃建設中, 可以通過增加10 kV 的饋線, 從而逐步形成“ 三減一”的環(huán)網結構, 進而滿足負荷增長與供電可靠性的要求(見下圖1)。

圖1 電纜主干線網架規(guī)劃圖

3 10 kV配電網的開關設備

3.1配電網的開關設備類型。

中國的10 kV 配電網絡的開關設備大多數是以產氣式與壓氣式開關、少油開關以及真空開關為主。產氣式與壓氣式這兩種類型的空氣負荷開關，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品;少油開關的缺陷較為明顯，不但運行成本和故障率高、對環(huán)境的污染也極為嚴重，現在已經禁止使用;真空開關其優(yōu)點是性能較為理想，東莞正在進行電網改革的新增柱上，大多都采用這種真空開關。而配電網的接線方式主要有多分段多聯(lián)絡、單環(huán)網、雙放射網、雙環(huán)網等 (見圖2至圖6)。

圖6 三分段三聯(lián)絡接線方式(架空線路)

3.2開關設備配置的基本原則。

a) 由于架空線路頻繁產生瞬時性的故障，因此所有的故障均應該獲得瞬時性故障的處理機會;分閘后的閉鎖現象不可能發(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象必須去切斷的線路區(qū)間;

b) 要注意在簡明線路結構的系統(tǒng)圖上，標明出重要的負荷(比如政府、學校、機關單位和工廠)，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) 影響開關設備的配置的因素有很多，其主要包括環(huán)境因素、結構類型、允許的停電時間和頻數以及經濟能力等。因而要選擇正確的開關設備參數，在確保供電能夠可靠運行的前提下，應該將配置網絡的總費用降到最低。所以在配網中應該適當的增加對開關控制設備的投資，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濟損失，進而減少網絡的總費用，促進配置網絡效益的提高，在實際運用中，可靠性較高。

4 10 kV配電網開關設備的配置方案

10 kV 配電網的開關設備的配置的問題應該從多方面來考慮，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對短路點進行及時有效處理，并切斷故障和短路電流，而且斷路器的電氣性能參數高于負荷開關。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廣泛應用，用作保護以及進行設備的投、切操作。建議不單獨安裝使用隔離開關，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，有利于問題本質的發(fā)現，從而及時處理。

因為操作過程的次數較少，一般線路的分段與聯(lián)絡開關，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開關來實現，一般會考慮使用負荷開關。而在分支線的開關設備的基本設置中，主要有這些原則：分支線出現故障時，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開關設備的選擇

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

架空線路的研究主要是，電源側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，以及當線路發(fā)生永久性故障時斷路器與線路其它開關設備配合切開故障段，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。而當重合器和熔斷器出現配合困難時，或者主干線上的后備開關設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配電自動化開關設備的設想

配電自動化技術是服務于城鄉(xiāng)配電網改造建設的重要技術，配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統(tǒng)，而通信技術是配電自動化的關鍵。

要實現配電自動化，主要環(huán)節(jié)還是要饋線自動化的實現，而饋線自動化是整個配電自動化的核心部分，所以要實現配電自動化就應該把實現饋線自動化作為突破口，首要工作是實現分段開關以及聯(lián)絡開關的智能化。在配電自動化中分段與聯(lián)絡開關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(見圖7);b) 從網絡運行要求穩(wěn)定性的角度出發(fā)，選用的開關一定要能夠防止凝露現象而且免維護;c) 安裝擁有重合作用的電動操作部件在網絡中;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)

要實現配電的自動化同時還應當做好網架的規(guī)劃工作，而從現今10 kV 的配電網現狀看，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)展建設與改造。而在這個模式當中，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進行多次自動重合，進而恢復供電。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，主要和電源一側的前級開關相互關聯(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)的電源一側開始進行工作，并對重合器的分閘操作的次數進行仔細記錄，如果發(fā)現重合器進行的分閘操作次數已經達到系統(tǒng)預定次數后，系統(tǒng)將會自動經過分段器將分閘位置關閉，從而把故障線路區(qū)段隔離，恢復重合器對無故障部分的線路供電。而通過前面的設計，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]。

當前，在東莞的配電網中其主要還是以環(huán)行網與輻射形網為主，而現在主要以輻射形的供電網進行說明開關設備的基本配置。

7結語：

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

參考文獻：

[1] 張君英.淺談10kV配電網開關設備配置[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2011(6):167.

[2] 拱 蕊.如何合理優(yōu)化10kV配網開關設備配置[J].湖南農機：學術版,2011(5):99-100.

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

原標題:分析10kV配電網開關設備配置