10kV配電線路分段開關智能優化措施探討

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線路分段開關的使用能提高配電網供電運行的可靠性，能實現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配電線路分段開關極差保護面臨的障礙，分析10 kV配電線路分段開關級差保護，探討10 kV配電線路分段開關智能優化措施。

關鍵詞 10 kV 配電線路 分段開關 優化 措施

目前，10kV線路分段開關已經在配網中大量使用，這些分段開關的使用為線路故障的隔離、線路檢修和轉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。分段開關的維護以及應用范圍越廣，其發生設備故障的概率就越大，對配電分段開關實行必要的極差保護以及智能優化對于減少設備故障并提高電網運行的安全性具有非常重要的作用。

一、10 kV配電線路分段開關極差保護面臨的障礙

（一）線路故障

10 kV配電線路分段開關運行中一旦出現線路故障，無論故障的性質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都會及時發生跳閘反應，因此，在實際運行過程中變電站開關跳閘次數會隨著故障發生頻率的不斷增加而增加。經過這種頻繁多次且反復的故障發生，時間一長就會使出線開關逐漸老化以及破損，進而造成機械設備在運行上的各種隱患。并且，在線路故障發生之后，由于10kV線路上缺乏相應的分段開關且沒有任何一種開關對線路故障進行及時的隔離，所以導致線路的某一處發生問題而引發整段線路運行故障的產生，而隨著故障產生的頻率不斷增加，會導致線路的停電范圍以及停電面積不斷擴大。

（二）所帶隔離開關觸頭接觸不良發熱

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

（三）開關與導線連接部位發熱

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

二、10 kV配電線路分段開關級差保護

（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，各個開關實現梯級配合。它是為了防止在電網運行的過程中受短路影響，在低壓側設置的過流保護，過流保護的最低設置為0.5 s，通過在這一時間內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時間，對分段開關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。

隨著開關技術的不斷完善與發展，配電線路分段開關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以及無觸點驅動技術，可以實現三級級差的保護裝置，并且可以快速地對配電網分段開關運行中的故障進行有效隔離。在對10kV配電線路分段開關進行級差保護時，須在進行保護動作演示設置的過程中，確保分段開關在30ms 內能夠迅速地切斷故障電流，確保變電站與開關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調配合

當10 kV配電線路分段開關發生故障時，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，應充分考慮分段開關的類型以及組合形式，避免在故障處理過程中由于開關的重合而導致的倒送電以及擴大停電范圍等事故現象的發生；其次，考慮不同的網絡類型，針對不同類型的網絡采取相應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故障處理以及級差保護。

三、10 kV配電線路分段開關智能優化

（一）優化可靠性成本

將饋線作為目標研究對象，把饋線上開關之間的部分分為分區段。對任何一個分區段，由于分段開關的作用，其下游區段發生故障對分區段內的負荷點并無太大影響，而當上游分區段發生故障，分區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段與其他饋線間具有聯絡開關，則分區段內的負荷停電時間為聯絡開關的到閘時間，若沒有聯絡開關，則分區段內的負荷停電時間為上游分區段的故障恢復時間。在 10kV配電網構建中，聯絡開關的維護優化將直接影響到電力傳輸質量與效率。由于110（35）kV仍處于發展之初的階段，因此在發展環節的控制方面以及維護不足方面時有問題發生，其平均N–1 轉供能力時期中要做好優化的問題。10 kV聯絡開關智能優化要完善聯絡開關的評價體系，涉及提高聯絡開關對電力設備供電能力、工作狀態下的穩定性以及開關的結構等多方面指標，要力爭在最短的時間內檢測出10kV配電網中的各項主體存在的隱患以及問題。對于配電網評價體系的構建要包括供電能力、設備穩定性、聯絡開關結構、電能質量等多方面的內容。對于配電線路聯絡各分段開關的須利用遺傳算法實現。多目標一串算法是建立在遺傳學計算理論和自然選擇理論基礎的計算方法之上的，利用隨機信息交換機制對目標數據進行處理、計算出能夠最為合理地對各聯絡分段開關進行優化的方法。對分段開關改造以及優化進行可行性以及經濟性分析，要經過多方實證考察以及反復推究，這樣對配電線路的優化與改造才更具可靠性。

（二）優化線路配置，提高10kV配電線路分段開關級差保護能力

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合理選擇，優化線路配置，以提高分段開關級差保護能力。此外，線路材料、相關配套保護設施、各類線路儀器設備的選擇都要充分結合用電實際狀況，保證其性能符合荷載量和級差保護要求，并在此基礎上通過科學合理配置以更大程度上發揮出分段開關級差保護能力。

（三）對于隔離開關觸頭接觸不良發熱問題采取以下措施加以防范

仔細檢查刀閘調整螺栓是否調整合適，防止刀閘銜接過松、過緊，檢查刀閘觸頭是否接觸良好，是否已在隔離開關觸頭上涂用導電膏；結合線路停電對開關進行檢修，對隔離開關觸頭做重點維護，對隔離觸頭的螺絲、彈簧應細致檢查，彈簧應定期更換，采用在隔離觸頭上用凡士林、導電膏涂抹，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的正常運行，優化其保護能力

防雷工作是10 kV配電線路分段開關維護以及改造最為關鍵的環節，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，確保絕緣子的質量可靠，進而確保線路分段桿塔在遭受雷擊時保護線路內部絕緣子不發生閃絡現象，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或是保障雷擊時分段開關的正常運行，優化其配電線路保護能力。

四、結語

綜上所述，10kV線路分段開關的應用能優化配電網結構，提高線路故障的隔離能力，保證線路的正常、穩定和安全運行。但要注意的是10kV線路分段開關的安裝、處理不當同樣會引發線路運行故障，降低線路運行可靠性，所以在線路開關安裝中，一定要嚴格遵循安裝原則，做到合理設計，科學安裝，全方位確保10KV線路的安全。

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