配电网线路分段开关的优化规划

发表时间:2019/8/22   来源:《河南电力》2018年24期   作者:蔡贵旭
[导读] 摘要:供电单位为提高用户供电的可靠性而进行线路分段,将致使投资费用急剧增加,本文对中压配电网线路的分段数进行了技术方面与经济方面的分析,以优化中压配电网线路分段的投资与管理。
蔡贵旭
        (广东电网发展研究院有限责任公司汕头电力咨询研究院  广东省汕头市  515000)
        摘要:供电单位为提高用户供电的可靠性而进行线路分段,将致使投资费用急剧增加,本文对中压配电网线路的分段数进行了技术方面与经济方面的分析,以优化中压配电网线路分段的投资与管理。
        关键词:中压配电网;线路分段;优化方案
       
       
        为探讨10KV线路分段开关在运行出现的问题及原因,现以某某供电局线路为例,对线路中安装的2400台线路分段开关的运行情况进行分析,同时探讨线路开关在运行中容易出现的问题,并结合问题产生原因给出寻求问题的解决对策。
        1.10KV线路分段开关容易出现的问题
        1.1问题一
        某某供电局现行所使用的10KV线路形式为“2-1”联络型与单放射型。这两种形式的电路具有以下特点,即线路主干线会分支出多条支线,整个线路结构很是复杂。另外,线路中所设置的分段开关也存在设计不合理问题,既复杂化了线路结构,又无法对线路安全运行发挥保护作用,所以该线路在运行中常常会发生线路故障,进而出现大面积停电事故。某某供电局10KV线路分段开关在运行期间容易产生的故障有:
        1.1.1线路一旦发生故障,不管其故障是永久性的还是瞬时性的,故障线路所连接的变电站出线开关都会发生跳闸反应,如此一来,变电站开关的跳闸次数会随着故障发生率的增加而不断增加,时间长久后,出线开关会逐渐老化和破损。
        1.1.2线路故障之后,线路停电范
        围与停电面积会被扩大,原因在于10KV线路上没有安设相关的分段
        开关,没有开关对线路故障进行隔离,所以导致线路某处发生故障,
        整段线路运行都出现问题。
        1.1.3线路运行中发生了单相接地故障,该故障在诊断与处理时只能对线路上的分段开关进行逐一断开,慢慢查找故障发生位置,这种处理方式虽然可行,但在处理故障时耽误了其他线路的运行,同样扩大了线路故障的辐射范围与影响面积。
        1.2问题二
        线路内部所安装的分段开关触头不良,在运行中出现发热现象。造成这一问题产生的原因主要有以下几种:
        1.2.1设计施工人员在搭设线路,安装线路分段开关时没有做好安装保护,导致线路开关在安装时出现毛刺、接头受损失等问题。还有部分施工人员在安装分段开关时不注意开关接头的咬合深度,也没有调整好弹簧压力,最终导致分段开关出现安装质量问题,如开关接头出现毛刺、触头受到损坏等等。
        1.2.2开关在运行中出现故障以后
        没有按照相关规范要求对其进行维修,进而导致开关的触头部位的弹簧失去弹力,造成开关接触不良,运行发热。
        1.2.3开关材质选择不
        当也会导致开关出现接触不良问题,加之劣质的开关材料无法抵挡电力负荷,开关触头在长期运行工作中极容易出现发热现象。
        2.简单常开环网的分段原则
        城市10kV配电网大多采用开环运行的环网结线,只有在城郊才采用放射式结线。为分析馈电线分段的选择,以简单的开环网馈电线的情况进行分析,再将结论推广到较为复杂的配电网。如图1所示的是一个在配电网中较为常见的典型的简单的常开环网结线。正常运行时,分段开关1,2,3,4,5中至少有一个分段开关处于断开状态(图l中的#3开关),一般称之为联络开关。开环网正常运行时联络开关的两侧都相当于一条馈电线的末端,当某侧失去电源时,可以通过自动或人工操作联络开关,向另一侧供电。为了维护方便,为避免因设备检修而造成全线停电,影响用户正常供电,各分段开关以及联络开关两侧都装上隔离开关,有利于提高供电可靠性。
        
        图1  简单常开环网示意图
        表1设定了10kV配电网可靠性参数的符号及相应统计值。
        
        表110kV线路可靠性参数符号及其统计值
        假设馈电线的总负荷为P,线路的总长度为L,则当线路不分段时,一条线路就定义为一个区段,其损失电能由故障停电损失和计划检修停电损失的两部分组成,如式所示:
        
        当将一条馈电线分为n段时,这条馈线由n个区段组成,且这n个区段同时有两个区段同时故障的概率几乎等于零,所以只考虑有一个区段发生故障的情况。假设这条馈线的负荷分布均匀,各个区段的负荷大小相同,区段长度相等,则分段后的馈电线的电能损失由故障巡查损失电能、故障检修损失电能和计划检修停电损失电能3部分组成。
        
        3.复杂的开环网结线的分段原则
        上述结论虽然是针对简单的开环网结线的分析计算所得到的,但对复杂的开环网结线仍然适用。从图2中分段开关数量与线路分段数的关系可见,无论多么复杂的树枝环网,都可以以电源至所有联络开关之间线路总长作为线路长L,线路分段数为n,则分段开关数仍为n-1,而联络开关数则决定于独立的闭环数。
     
        图2  复杂的开环网结线
        4.相应的改进措施分析
        针对上述所分析的10kv线分段开关运行故障,现结合开关、线路运行实情,给出以下几点可采用的改进措施,以供参考。
        4.1提高线路主干线的开关分段能力
        10KV线路在设计安装时可适当插入一定数量的分段开关,以提高线路故障的隔离能力,保证线路的正常、安全运行。所以要注意的是,分段开关在安装时要严格遵循以下几点安装原则:一,开关与开关之间间隔的用户数量大致在5-7之间,也就是说,是一段线路中,要每隔5-7个用户安装一个分段开关;二,前一个开关与后一个开关之间的间隔距离不可超过2千米;三,10KV线路主干线上所安装的分段开关不应超过4个。
        4.2做好架空线路的馈线改造
        对架空线路进行馈线自动化改造,改造主干线分段断路器、主干线分段负荷开关、分支线分界断路器、分支线分界负荷开关、分支线用户分界负荷开关等设备,按照"电压-时间"型馈线自动化方案进行配置,通过线路上开关之间的动作配合,以达到馈线进行快速地故障定位、故障隔离、非故障区域供电恢复,最大限度地减少故障引起的停电范围、缩短故障恢复时间。对变电站出线断路器配置二次重合闸,设限时速断保护、带时限过流保护、零序保护。限时速断保护动作时间整定为0.3s,过流保护时限不大于0.5s,零序保护时间整定为1.0s。一次重合闸延时5s,二次重合闸延时60s。
        主干线分段断路器设带时限过流保护、零序保护装置。过流保护动作时间整定为0.15s,零序保护时间整定为0.7s。主干线分段负荷开关实现自动隔离故障区域。当开关两侧失压且无电流流过(断路器分断后),脱扣快速自动分闸,当开关一侧有压后延时5s合闸。分支线分界断路器设置在主干线的大分支线首端,其作用主要是隔离分支线上发生的故障,具有分断相间短路电流、负荷电流和零序电流的功能。若分支线在主干线第一分段(FB电源侧),分界断路器电流保护动作时间整定为0.15s,零序保护时间整定为0.3~0.7s;若分支线在主干线第二分段(FB负荷侧),分界断路器电流保护动作时间整定为0s,零序保护时间整定为0.3s。分支分界负荷开关安装在分支线首端,其作用主要是隔离发生在分支线上的故障,具有分断负荷电流和零序电流的功能。当开关两侧失压且无电流流过(断路器分断后),脱扣自动快速分闸,当开关一侧有压后延时5s合闸。
        4.3隔离开触头发热问题的防范措施
        对于隔离开关触头接触不良与触头发热问题,改造、维修时要做到以下几方面:一,在新设备验收中严格把关,仔细检查刀闸调整螺栓是否调整合适,防止刀闸衔接过松、过紧,检查刀闸触头是否接触良好,是否已在隔离开关触头上涂用导电膏;二,结合线路停电对开关进行检修,对隔离开关触头做重点维护,对隔离触头的螺丝、弹簧应细致检查,弹簧应定期更换,在隔离触头上用凡士林、导电膏涂抹,降低接触电阻等措施加以防范。
        结论
        10kV配电网中,每条线路的分段数与线路的总负荷和线路长度成正比,与每多供1kW.h电量的收益成正比,与开关的单价成反比。10kV线路分段时,按区段上负荷大小基本相等的原则进行。
        参考文献:
        [1]王赛一,王成山.配电网中辐射线路的最优分段处理[J].电力系统自动化,2005(8).
        [2]刘博,肖,景菲,王文涛.中压配电网的线路分段开关优化规划[J].黑龙江电力,2004(4).
        [3]周中秋.10kV线路分段开关在运行中存在的问题及整改措施[J].电工技术,2009(5)
       
       
       
        (上接第68页)
        明确检修的重点,进而有效提高检修工作的质量与效率。此外,电力企业要对检修人员的工作进行相应的督导与检查,确保线路运行的安全性。
        一些线路检修工作需要带电作业,线路中的带电设备就成为了主要危险点,而且很多带电设备要经历运输、安装等过程,再加上外界自然因素的干扰,都可能对带电设备造成不利影响,出现腐蚀变质、绝缘度下降甚至破损老化等问题,这些带电设备如果在实际使用前未经较验就会成为巨大的危险源,为带电检修人员带来生命威胁。必须加强这些带电设备的管理,无论是运输、保管还是安装都要由专业技术人员保驾护航,带电检修人员要注意有效规避这些带电设备,按照安全规定进行规范操作,确保施工人员能正确使用作业工具。其中要重点做好绝缘设备的管理,实施登记注册制度,并将其储存于干燥、无污染的环境中,做好带电作业检修工作,当发现绝缘度下降时,则要采取措施。
        3.4建立完善线路管理机制,做好电力人员的培训工作
        由于电力人员直接参与到线路检修与维护工作中,因而其自身的专业素养与工作经验对检修质量有着直接的影响。因而,电力人员首先要对10kV配电线路的具体状况进行全面的了解,并且根据线路的具体特点制定完善的管理机制,具体工作中严格按照这一制度开展相应的工作。此外,电力管理部门要定期对电力人员进行技能培训,并鼓励员工进行经验交流。这一过程中,不仅要对检修人员进行专业知识的讲解与普及,同时还要加强员工的职业操守教育。企业可以建立相应的奖罚机制,为优秀员工提供良好的晋升空间,以此来提高员工的积极性与责任心。
        3.5加强现代化技术的应用
        信息化技术以及远程控制技术、智能化技术在各行各业中得到了广泛的应用。对于电力企业而言,要加强对先进技术与设备的应用,提高线路运行管理的质量与效率。一方面,检修与维护工作中要加强对GPS系统以及大数据、遥感技术的应用,通过远程监测、操控的方式,进行线路的运维与管理,对于一些危险特殊地区的线路要做好实时的定位与故障监测工作。比如,可以借助GPS技术和远程遥感监测技术进行线路的综合检查工作。同时,还可以应用大数据技术进行线路数据的统一管理,将10kV配电线路的相关数据进行统一管理,使得工作人员可以通过信息共享来为检修工作提供数据支持[4]。
        4、结语
        10kV配电线路作为供电系统中重要的组成部分,需要从运行、维护等方面出发,加强其管理工作,对产生故障的方面采取有效的运行故障检修,保障10kV配电线路安全稳定的运行,才能更好的促进电力行业的发展,满足社会经济发展的需要。
       
        参考文献:
        [1]彭杰,10kV 配电线路的运行维护与检修 [J]. 山东工业技术.2015(03):149-150.
        [2]陈建光,浅析10KV电力电缆线路设计技术要点 [J]. 电子测试2016(10):130-131.
        [3]张岩梅,10KV配电线路的运行维护与检修 [J]. 电气工程与自动化. 2015(03):10-11.
        [4]黄永吉,10kV 以下配电线路的运行维护及检修 [J]. 质量探索. 2016(06):109-110.
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