提高10 kV 配網供電可靠性策略

李紅武

(云南電網有限責任公司迪慶供電局，云南 迪慶 674400)

1 提高配網供電可靠性策略

1.1 一次系統

設備故障多集中在跌落熔斷器或臺變高壓計量裝置燒毀、瓷瓶閃絡、絕緣子或避雷器擊穿等，這些設備應該列為重點巡維對象。另一方面，配網屬于小電流接地系統，發生單相接地故障后非故障相對地電壓上升為線電壓(即上升倍)，易發生兩類故障。對不同時段、不同電網運行方式下開展針對性的線路巡維，做好配網線路危害辨識與風險評估，由風險值大小區別巡維重點。

1.2 系統的規劃改造

配網的規劃改造需要考慮網架基礎、地域和負荷特征、電源和負荷發展前景、上下級電網的協調等等，每一項改造都應該是在規劃大目標框架下的優化。

文獻［1］指出了將架空線路與電纜線路接線模式區別對待的規劃誤區，對城市配網各種接線方式的優劣進行了比較;文獻［2］對配網不同接線模式進行了經濟性和可靠性分析;文獻［3］介紹了較為成熟的“手拉手”開閉所、花瓣形配網的模型。適合自身發展的配網規劃才是合理有效的。

我國配網架空線路的接線模式如圖1。由于連接開關種類的不同，架空線路與電纜接線模式被區別對待，但從線路異常停運后轉供可靠性上考慮，其實質是一樣的:架空線和電纜的輻射式接線為單一電源供電、架空線手拉手式和電纜環式滿足N－1 供電要求，架空線多分段多聯絡或電纜N 供一備滿足N－2 及以上供電要求。這里只以架空線模型為例。

根據具體的城市特點進行配網規劃，比如迪慶地區配網接線模式主要是單輻射式，少量線路成單環運行;地形以山地阻隔呈條帶形分布;負荷密度目前較低，預計中長期發展速度快總量不大;地區水電電源點多、分布廣。配網規劃短期內應充分利用好水電電源，在輻射式線路后段利用水電支撐，構成手拉手或是手拉手式開閉所接線，這種接線也比較適合條形分布的負荷;長期規劃在條帶上增加變電站站點及線路建設形成多分段多聯絡或是n 供一備的網架結構。

圖1 我國10 kV 配網架空線路主要接線模式

1.3 二次系統

保護控制系統的建立與運行效果，對電網正常運行時的監視控制，異常或故障情況下的隔離復電，極端情況下的維持電網穩定意義重大。配網相對于主網而言，線路多T 接、一致性差，保護控制裝置落后甚至缺乏，導致了傳統的配網保護控制存在諸多矛盾制約，文獻［4］、［5］為解決這些問題做了展望，即通過廣域控制保護系統的建立，實現配網分布式電源并網控制、廣域保護、故障快速隔離和恢復供電、小電流接地故障自愈等，這是二次系統發展的方向。

1)配置策略:配網目前的保護控制策略偏向于僅利用單端(即保護安裝處)的信息實現的就地控制模式，通常配置電流速斷(Ⅰ段)、限時電流速斷(Ⅱ段)、過電流(Ⅲ段)的階段式電流保護，并輔以三相一次重合閘。這種策略利用的信息量有限，且階段式保護的延時大大制約了就地控制及時、迅速的優勢。鑒于此，一方面可以在階段式電流保護的基礎上增加新的保護和元件進行改善，比如反時限過流保護和負序、低壓元件的靈活運用;另一方面可以將主網運用成熟的集中控制模式推廣到配網，綜合考慮網絡全局信息作出控制策略(比如區域穩控策略)，保護上則不僅限于單端或單一故障信息，比如差動保護、阻抗(距離)保護。

2)整定策略:具體整定原則參考文獻［5］，整定計算前做好充足的資料準備，按實際情況靈活應用整定，通過保護的校核和運行實際效果不斷完善。

2 典型問題

2.1 勵磁涌流

勵磁涌流是在空投變壓器時，鐵芯飽和、勵磁電流急劇增大的結果，最大涌流可以達到變壓器額定電流的6～8 倍，必須考慮保護如何躲過勵磁涌流。限制勵磁涌流的方法在高電壓電網中可以應用于每臺變壓器，以二次諧波制動加上小波分析來鑒別涌流，通過變壓器同步投入技術來限制涌流的方法最為完善。但是該方法應用于配網，因配電變壓器容量小、數量巨大而不經濟適用，此時可以利用涌流的另一個特點，即涌流衰減常數與鐵芯的飽和程度相關:飽和越深，電抗越小，衰減越快，配電變壓器的電抗本也不大，在涌流形成后的短時間內就衰減完了。另一方面，勵磁涌流作為暫態分量隨時間常數衰減，配網線路并聯的配電變壓器過多(R 變小)，容易造成涌流幅值和持續時間達到電流定值較小的Ⅱ、Ⅲ段范圍而誤動，即使此時涌流幅值并未達到電流速斷定值。

推薦方法是在變電站10 kV 出線斷路器上串一個合閘電阻，合閘后自動短路切除(這種方式可以極大的防止后備保護誤動)，再加上0.1～0.2s 的延遲(主要針對電流速斷誤動)，這樣配網線路就能可靠地躲過勵磁涌流了。

2.2 防TA 飽和

由于配網線路多處于電網末端，遠離電源點，系統歸算阻抗較大，照理來說是很少會發生TA飽和問題的。但隨著電網規模的不斷擴大，系統歸算到10 kV 母線的阻抗越來越小，10 kV 系統短路電流越來越大，此時配網中那些變比較小的TA 就容易飽和;另一方面，短路電流中的大量非周期分量也會加速TA 飽和。

TA 飽和后會使線路保護接收的二次電流變小或接近零，從而引起保護拒動，需要保護越級動作才能切除故障，擴大了停電范圍甚至引起設備損壞。

要避免TA 飽和，一是應增大TA 變比，要考慮線路短路時TA 飽和問題和電網的發展，一般配網線路保護TA 變比不應小于300/5;二是要減少TA 二次負載阻抗，盡量縮短二次電纜長度并增加線徑，避免保護和計量共用TA 等。

2.3 保護間配合

變壓器10 kV 側復壓過流保護作為出線的遠后備保護，對相間故障存在靈敏度不足的問題，即使將復壓閉鎖功能退出成為純粹的過流保護也不能解決。主網是應用阻抗保護來解決這一問題，配網同樣由于變壓器數量眾多而不經濟?？紤]在保護中增加一個負序元件和低壓元件，構成低壓閉鎖負序電流保護作為復壓閉鎖保護的補充;三相故障靈敏性問題則可以通過對正序分量進行補償解決。

10 kV 母線沒有母線差動保護，出于快速切除近區故障的考慮，10 kV 側線路后備保護延時被壓縮(通常至0.3 秒)。帶來的問題是出線與線路分段(環網柜)斷路器保護難以通過延時實現故障選擇性配合。此時可以在原有保護基礎上，考慮相間過流、反時限過流、負序過流為補充，只要階段間短路值存在一定的陡度即可。

3 結束語

綜上所述，通過對配網科學運維、系統規劃，逐步建立堅強的一次網架。同時配套保護控制策略的完善升級，重點關注策略的合理配置、整定計算的靈活、運行的實效以及特殊問題的分析解決，構筑可靠的配網保護控制防線，一、二次系統配合提高配網供電可靠性。提升策略既考慮了對一、二次系統發展方向性展望，也有短期內從經濟、實效性考慮的完善，注重了策略的系統發展性。

［1］郭雪麗，齊昌肖.城市配網接線方式的研究與改進［J］.電氣應用，2012，31 (22):36－41.

［2］王成山，王賽一，葛少云，等.中壓配電網不同接線方式經濟性和可靠性分析［J］.電力系統自動化，2002，26(24):34－39.

［3］吳涵，林韓，溫步瀛，等.巴黎、新加坡中壓配電網供電模型啟示［J］.電力與電工，2010，30 (2).

［4］王廷凰，黃福全，時伯年.城市配電網廣域控制保護技術應用研究［J］.南方電網技術，2014，8 (4):112－115.

［5］徐丙垠，薛永端，李天友，等.智能配電網廣域測控系統及其保護控制應用技術［J］.電力系統自動化，2012，36(18):1－9.

［6］中國南方電網電力調度通信中心，廣東省電力調度中心編著.地區電網繼電保護整定計算［M］.北京:中國電力出版社，2010，10:205－209.