10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用

袁雅斯

【摘?要】10KV配電線路是配電自動(dòng)化系統(tǒng)中至關(guān)重要的一部分，能夠直接影響供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。配線線路自動(dòng)化是指在原有線路開關(guān)的基礎(chǔ)上，利用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改造，或者在新建的線路上安裝自動(dòng)化開關(guān)從而實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。通過配電線路自動(dòng)化開關(guān)的應(yīng)用，能夠減少故障對(duì)用戶帶來的影響，在10KV配電線路自動(dòng)化開關(guān)選擇和設(shè)計(jì)過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，從而確定開關(guān)數(shù)量，以達(dá)到減少故障的目標(biāo)，同時(shí)降低由于自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量較多增加線路成本的問題。因此，本文針對(duì)10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供參考和借鑒，從而提高配電自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】10KV配電線路;自動(dòng)化資管;應(yīng)用分析

引言：

10KV配電線路自動(dòng)化開關(guān)的建設(shè)和改造，主要是針對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)線路繁瑣的采取的一種優(yōu)化方式，通過自動(dòng)化開關(guān)，能夠準(zhǔn)確分析網(wǎng)絡(luò)線路中主線和支線的實(shí)際情況[1]，從而對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)線路進(jìn)行合理控制，由此可見，10KV配電線路自動(dòng)化開關(guān)的應(yīng)用具有智能化和高效化的優(yōu)勢，能夠有效降低故障發(fā)生的時(shí)間，從而提高網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督和管理效率。然而，在10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用過程總，需要從多個(gè)方面進(jìn)行分析，合理選擇開關(guān)數(shù)量，科學(xué)布局，才能夠在保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上獲取最大化的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文通過對(duì)10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)樘岣吲潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性奠定良好的基礎(chǔ)。

一、國內(nèi)外10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用背景差異性

我國當(dāng)前在用電過程中存在重視發(fā)電、忽略用電的線形，導(dǎo)致配電系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備相對(duì)落后，供電效率和供電質(zhì)量相對(duì)較差，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，有90%左右的停電原因是由配電系統(tǒng)故障引發(fā)。近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們?cè)谏a(chǎn)和生活中對(duì)電能的需求越來越高，全面落實(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，通過自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在一定程度上提高供電質(zhì)量。結(jié)合實(shí)際改造和建設(shè)情況可以總結(jié)出，電壓-時(shí)間型分布方式比較適合我國小電流接地的配電系統(tǒng)，這也在一定程度上證明我國已經(jīng)突破了配電自動(dòng)化的第一步，為全面實(shí)行自動(dòng)化奠定了良好的基礎(chǔ)，而對(duì)線路設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)，能夠在保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少經(jīng)濟(jì)效益，在保證社會(huì)安定的同時(shí)促進(jìn)了社會(huì)發(fā)展。

然而，我國相對(duì)于日本而言，仍然較為落后，日本東芝公司早在1970年便通過設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)提高配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性[2]，并大力推廣和使用，然而，日本卻沒有對(duì)電壓-時(shí)間型分布方式作出更加深入的探究。

二、10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)布置的具體要求

（一）科學(xué)選擇10KV配電線路自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量

線路自動(dòng)化主要是指在原有線路開關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，或者是在新建線路上安裝自動(dòng)化開關(guān)，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)線路進(jìn)行合理控制。實(shí)踐證明，自動(dòng)化開關(guān)的數(shù)量與故障影響呈反比關(guān)系，也就是自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量越多，用戶受故障影響越小。與此同時(shí)，工程成本也會(huì)相應(yīng)增加。然而，10KV配電線路自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量與用戶故障時(shí)間二者之間并非線性關(guān)系，結(jié)合實(shí)際情況可以看出，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中主線和支線發(fā)生故障具有差異性，因此，對(duì)于10KV配電線路自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量選擇的問題，需要結(jié)合線路故障的故障率分析，這樣既能夠減少用戶受故障影響的時(shí)間，還能夠節(jié)省建設(shè)成本。

（二）10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)布置的方式

自動(dòng)化開關(guān)布置的方式通常有兩種，在實(shí)際施工過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，選擇科學(xué)、合理的布置方式，具體可以從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析：

第一，電壓-時(shí)間的布置方式，這種方式需要充分考慮線路長度、用戶數(shù)量等多方面因素，對(duì)于線路中主干線自動(dòng)化負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過三段一聯(lián)絡(luò)的方式進(jìn)行規(guī)劃，例如：將線路主干線分成兩部分，分別設(shè)置一臺(tái)自動(dòng)化開關(guān)。與此同時(shí)，如果線路主干線的長度較長[3]，可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，適當(dāng)增加自動(dòng)開關(guān)的數(shù)量，通常情況下最多能夠設(shè)置4臺(tái)。另外，如果分支線路出現(xiàn)以下幾種情況導(dǎo)致供電質(zhì)量下降，需要在分支線路中單獨(dú)設(shè)置自動(dòng)化負(fù)荷開關(guān)，例如：分支線長度較長、故障率較高、設(shè)備和線路相對(duì)復(fù)雜等，相反，如果分支線路供電質(zhì)量較高，可以在線路設(shè)置自動(dòng)化斷路器。

第二，電壓-電流型分布方式，這種方式與上文提到的布置方式具有相同點(diǎn)，也需要充分考慮線路長度、用戶數(shù)量、負(fù)荷情況等多方面因素，從而進(jìn)行分段設(shè)置。一般情況下，可以將主線分為2-3個(gè)段落，并結(jié)合實(shí)際情況在每個(gè)段落設(shè)置線路自動(dòng)負(fù)荷開關(guān)。然而，如果通過這種分布方式的設(shè)置的自動(dòng)化開關(guān)在變電站開關(guān)第一次合閘后，沒有檢測到故障，此時(shí)分閘則會(huì)閉鎖。即，在變電站第二次合閘時(shí)，這時(shí)的自動(dòng)化開關(guān)是閉合狀態(tài)的[4]。然而，如果線路較長，并且出現(xiàn)線路故障出現(xiàn)在末端時(shí)，此時(shí)受到勵(lì)磁涌流的影響，會(huì)使變電站段出現(xiàn)故障問題，從而導(dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性和可靠性。因此，在主線、支線較長的前提下，并且需要分為5段以上時(shí)，需要在主線分段設(shè)置一臺(tái)斷路器，通常情況下斷路器需要設(shè)置在主線前三分之一位置。通過這一操作，能夠有效減少故障情況，也能夠降低變電站開關(guān)跳閘 次數(shù)。除此之外，供電系統(tǒng)設(shè)備陳舊、支線較長也是引發(fā)故障的主要原因，可以結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)。

（三）科學(xué)布置自動(dòng)化開關(guān)的具體方式

通常情況下，在線路中設(shè)置真空斷路器自動(dòng)化開關(guān)，能夠有效減少停電故障，同時(shí)減少遍地按照挑戰(zhàn)的次數(shù)，在一定程度上能夠提高供電質(zhì)量，但是，在繼電保護(hù)方面，真空斷路器自動(dòng)化開關(guān)存在一定缺陷，由于不能夠提供網(wǎng)絡(luò)分級(jí)和供電線路功能選擇，因此，結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，需要通過合理的供電系統(tǒng)作為支撐，從而提高供電系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和可靠性。需要注意的是針對(duì)同一電壓等級(jí)，其配電級(jí)數(shù)需要低于三級(jí)。因此，在10KV配電線路中，電力系統(tǒng)在允許范圍內(nèi)對(duì)繼電保護(hù)的技術(shù)范圍應(yīng)為2級(jí)。如果超過三級(jí)需要相對(duì)應(yīng)的取消中間級(jí)對(duì)上級(jí)或夏季的選擇。由此可見，在10KV配電線路中設(shè)置真空斷路器開關(guān)[5]，需要按照相關(guān)規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行，并且充分滿足二級(jí)配電需求，結(jié)合實(shí)際情況分析，通常在每個(gè)回路主線和直線上設(shè)置一臺(tái)真空斷路器自動(dòng)開關(guān)是最佳布置方式。

三、10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用效果

通過設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)能對(duì)變電站出現(xiàn)的頻率進(jìn)行控制：線路開關(guān)跳閘是引起供故障中常見的原因，這也是引發(fā)停電最嚴(yán)重的一種因素。所以，為了減少故障頻率，降低停電次數(shù)，需要通過設(shè)置分段斷路器進(jìn)行控制，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測故障波以及故障范圍。如果在供電過程中出現(xiàn)開關(guān)跳閘的跡象，自動(dòng)開端會(huì)在跳閘前將故障進(jìn)行隔離，從而降低由于跳閘停電為用戶帶來的不良影響。

通過設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)能夠提高出現(xiàn)的重合閘效果：分段負(fù)荷開關(guān)具有分閘閉鎖的功能，對(duì)供電系統(tǒng)來說，可以有效提高供電時(shí)逐級(jí)合閘的效率，從而減少故障引發(fā)的停電時(shí)間。

通過設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)能夠減少電源側(cè)開關(guān)頻繁操作：在電源側(cè)設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)，能夠減少電源側(cè)開關(guān)動(dòng)作跳閘的頻率，從而減少故障引發(fā)的停電范圍和定點(diǎn)時(shí)間。

通過設(shè)置于自動(dòng)化開關(guān)能夠使系統(tǒng)的通信方式具有靈活性：10KV配電線路自動(dòng)化開關(guān)能夠結(jié)合實(shí)際情況和需求實(shí)現(xiàn)合理分配的目標(biāo)，通過無線、光纖等媒介能夠上傳開關(guān)相關(guān)信息，相對(duì)于傳統(tǒng)運(yùn)行而言，減少了技術(shù)人員的工作量，同時(shí)能夠提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

四、10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，用戶對(duì)電能輸出的質(zhì)量和效率也提出了更高的要求[6]，當(dāng)前，電能在人們生產(chǎn)和生活中成為必不可少的因素，即使是短暫的停電也會(huì)為城市帶來不安定影響，甚至?xí)斐删薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失，因此，加大力度優(yōu)化和改造配電線路是當(dāng)務(wù)之急。結(jié)合上文提到的內(nèi)容，以下對(duì)10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)的應(yīng)用進(jìn)行具體的分析。

（一）實(shí)際案例及分析

如圖1所示，是我國某地區(qū)改造前的配電線路圖，由圖可見，支路1-4表示主饋線，支路a＼b表示分支線，斷路器的設(shè)置是微機(jī)保護(hù)。

該電路圖在改造前，配電線路中任何一點(diǎn)出現(xiàn)故障，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路系統(tǒng)受到停電影響，結(jié)合計(jì)算可以對(duì)受故障影響用戶進(jìn)行計(jì)算，可以得出該配電線路在改造前的供電可靠性極低，甚至沒有達(dá)到供電可靠指標(biāo)的最低要求，為了能夠使該配電線路的可靠指標(biāo)達(dá)到下限，并且有效減少故障時(shí)間，提高供電效率，需要通過電壓-時(shí)間型布置方式加以改造，在改造過程中，還要充分考慮成本問題。結(jié)合多年配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際情況進(jìn)行分析，在增設(shè)分段自動(dòng)化開端數(shù)量范圍內(nèi)，增設(shè)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)電壓-時(shí)間型開關(guān)2個(gè)，同時(shí)，需要在圖中3、4的位置增加電壓-時(shí)間型配電開關(guān)，并且需要將斷路器設(shè)置為二次重合閘。第一次重合閘的時(shí)間為15秒。第二次為5秒。

（二）配電線路改造計(jì)算結(jié)果

方案一，如果結(jié)合4個(gè)自動(dòng)化開端的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置，需要在圖中a、b、1、2四處分別設(shè)置分段點(diǎn)的開關(guān)，同時(shí)需要在（3、4）線段處設(shè)置聯(lián)絡(luò)點(diǎn)開關(guān)。此時(shí)結(jié)合準(zhǔn)確的計(jì)算能夠使配電線系統(tǒng)的供電可靠性達(dá)到可靠指標(biāo)的最低要求。

方案二，為了避免此處出現(xiàn)故障引起的停電，需要在支路1設(shè)置供電配電開關(guān)，這種方式，不僅能夠達(dá)到可靠性要求，還能夠減少開關(guān)的使用數(shù)量，從而降低成本支出，為供電企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

五、結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，人們無論在生活還是生產(chǎn)中，對(duì)電能的需求都越來越高，電力已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量的基礎(chǔ)條件。為了滿足人們的需求，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，10KV配電網(wǎng)近年來得到了空前的發(fā)展，然而，由于傳統(tǒng)建設(shè)中結(jié)構(gòu)形式、線路分支等方面具有一定復(fù)雜性，存在線路長、變壓器連接多、結(jié)構(gòu)簡單、供電不穩(wěn)定等情況，導(dǎo)致人們?cè)谟秒娺^程中市場發(fā)生短短現(xiàn)象。近年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，配電自動(dòng)化開關(guān)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，在一定程度上促進(jìn)了配電網(wǎng)向自動(dòng)化趨勢發(fā)展，同時(shí)有效提高了供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，因此，本文結(jié)合10kV配電線路自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用進(jìn)行分析，并闡述充分滿足供電質(zhì)量的同時(shí)減少經(jīng)濟(jì)效益的相關(guān)觀點(diǎn)，希望能夠?yàn)楣╇娖髽I(yè)提供參考和借鑒。

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（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江吳川供電局）