試論提高10kV配電網供電可靠性的技術措施

深圳供電局有限公司羅湖供電局 何 明 佘樂欣 嚴鏗博 李思堯 袁 帥 汪明科 黃煜偉 劉曉松

1 10kV 配電網供電可靠性的影響因素

1.1 外力破壞因素

由于城市經濟社會的快速發展，原有的10kV 配電網已不能完全滿足供電可靠性的基本要求。原10kV 配電網絡是以架空線為主，接線互聯形式主要為單端電網的樹枝狀和輻射狀供電方式，沈陽新工業技術開發區和住宅、商業住宅區往往主要采用多線環網供電方式，供電直接從最近的多條架空電力線獲取。此外，城市主要交通道路沿線的許多架空供電線路，或走廊將直接受到新建建筑和施工場地的威脅[1]。

簡而言之，10kV 配電網在城市地區、特別是在一些舊的城市地區轉換電源的操作能力差，地形復雜、接線混亂、事故率高，供電的可靠性很低。由于城區變電站大多為該區域電網當中的樞紐站，10kV 配電系統由于出線多、負荷大、運行年限長，結合電網環境因素，如配電設備間的差異造成嚴重的環境污染，設備間的絕緣強度逐年下降，造成事故發生的可能性概率逐年上升。

1.2 閃絡因素

在部分早期已開工設計建設的10kV 配電網中，絕緣器主要依靠大指針式的圓形搪瓷電電瓶，在配電網中所需要用到的絕緣材料元件質量等級較低的關鍵環節，它不能完全能夠承受直接的擊雷，感應器的相位過電壓也很有可能會直接影響引起雷電網的閃絡。同時，設備在運行期間的絕緣長期在電壓下工作，如絕緣零件表面積聚污垢，只要表面污垢的鹽度達到一定區域、在潮濕條件下很容易導致翻車，污垢也會降低絕緣的沖擊性能，在雷電沖擊和內部過電壓的影響下極易誘發閃絡。有時污染外溢發生在一個地方，有時幾個地方同時發生。當發生污染翻轉時很易造成單相接地。此時剩余兩相電壓持續增加，在瞬態條件下可達到相電壓的2.5倍。

在正常情況下，非故障相電壓幅值的增加不會威脅絕緣。如運行的環境條件相對較差，則絕緣部件的電阻電壓會降低。在中性點無根據系統的非故障相電壓二次值增加允許運行后兩小時內，過渡點可能再次出現[2]。此外，由于污染絕緣的沖擊性能降低，單相接地產生零序電壓。如果變電站中的變壓器特性較差，會激發鐵磁諧振，浪涌混合器較高，并且可能會發生相位隔離閃絡和斷路，從而觸發兩相接地短路。

2 提高10kV 配電網供電可靠性的技術

2.1 配電網故障快速復電技術

如果配電網發生故障，須在盡可能短的時間內快速恢復供電。因此，對于配電網來說，合理、完善、準確的系統結構是快速恢復供電、解決配電網故障的重要前提和基礎。快速功率恢復系統的關鍵技術主要包括三方面，即狀態估計和拓撲檢測、故障定位和故障排除。其中，狀態估計是為消除配電網系統中的不良數據信息，為配電網系統提供大量準確可靠的數據信息。拓撲識別是基于測量前后兩個時間點，然后檢測拓撲結構的變化，及時糾正配電網系統的拓撲分支。故障定位基于正確的拓撲結構，并使用適當的故障定位技術快速定位故障配電網的故障部分；故障排除還基于正確的拓撲結構，以最快的速度和最大限度恢復功率損耗負載。故障恢復的最后一步是指在配電網檢測到故障后進行故障隔離的策略、程序和技術，并選擇其他設備或方法將配電網恢復到故障前的供電狀態，以便配電網能夠繼續正常運行[3]。

為實現這一目標，最重要的是改善目前的工作管理模式、電網安全故障的及時維修和相關工作管理程序的要求，同時應充分考慮電網的實際使用條件等各方面的人力、技術、資源和設備。此外，還應建立更加完善的中國電網安全管理體系，增強電網安全管理的時效性和專業性以及快速性和效率性，充分考慮所涉及的電力關系，根據當前電網用戶的實際電力需求，也要保證電網停電預報相關信息的提前及時性和準確性，不容易出現信息誤傳。

2.2 配網自動化技術

目前，我國配電網自動化大致經歷了三階段，即自動化階段、計算機階段和現代自動化階段。特別是在第一階段，自動化階段的主要工作原理是各種自動開關設備的相互支持，即如果系統發生故障，則不需要計算機干預即可執行實時控制。只要二次繼電保護設備相互配合，故障就可快速排除。應注意的是，在這一階段由于電源和繼電保護裝置的限制，自動化程度不高。

第二階段，計算機階段的特點。即使使用計算機大型云計算方法來處理配電網的相關問題，調度員也只能通過遠程控制設備來隔離故障區域并將電源恢復到聲音區域。因此，這一階段可說是實現了真正意義上的遙測遙控功能；在現代自動化階段，在現代控制理論的支持下，計算機的應用得到了更好的發展，并與配電網SCADA 系統、GIS 變電站自動化、故障呼叫服務系統、勞動管理和其他綜合自動化系統相集成。提前實現了用戶負荷控制、自動抄表等自動化功能。

該技術在實際應用中存在以下方面的基本原則：

保證其足夠的可靠性和安全性，同時還應能滿足相應的國家技術標準，具有高開放性和高可擴展性。此外，為避免重復性建設與開發、重復性設置硬件及數據采集，需要堅持因地制宜、技術領先的原則，充分運用現有自動化系統及設備的作用價值。

對于專用配電聯網配電自動化監控終端，應根據需要嚴格遵守以下要求：一方面，各種特殊中間配電網的集中控制型配電網絡自動化監控終端，應使用一套具有三個遠程重合閘監控和通信功能的中型配電饋線和其他特殊配電站的饋線監控和通信終端。另一方面，對于具有不同電流通信控制模式的網絡自動化終端，應適當選擇不同的重合閘監控通信終端；如果本地配電饋線系統采用重合閘智能控制器電路的配電方式，還應選擇一套可自動維持的等效本地穩定電流或使用等效穩定電壓型重合閘監控通信開關終端作為監控成套設備；如果本地配電饋線采用配電方式，還應當選擇一套等效穩定電流自動通信與本地電流同時重合閘控制系統，中型專用配電饋線具有三個遠程電流通信控制功能，其他專用配電站的重合閘監控通信終端和饋線監控通信終端。

3 提高10kV 配電網供電可靠性的措施

3.1 提高配電網管理

嚴格執行管理目標控制管理。每年年初，電力企業全體員工提出年度及以后的年度、季度生產可靠性管理目標值，分解后分發到各電力生產管理部門。明確管理目標和獎懲，確保當年電力企業生產可靠性管理指標順利完成；加強對指標數據的管理收集和統計分析。電力企業內部應及時建立和完善配套在線供電設備的管理臺賬。根據地理位置的接線圖、高中低壓電網網管區接線圖，定期跟蹤和分析電網設備運行管理，準確、及時的統計計算電網，實現供電系統的高可靠性，掌握電網，及時跟蹤發現影響系統供電可靠性的主要原因并且確保能快速處理。

建立和完善服務管理體系。因供電備件容量不足導致相關輸電線路或供電設備突然斷電，縮短設備的應急搶修時間或延長設備斷電工作時間。認真組織開展短期和超短期備用負荷能力預測和管理，根據不同停電季節和不同時段備用負荷能力特點，預留必要的短期備用負荷能力，避免長期停運和最大電流停電；繼續加強業務培訓。積極選拔一批完全符合專業工作技能和素質要求的專職設備人員，加強設備可靠性和專業培訓；不斷加強各環節的人際交往和業務溝通。重視各職能部門與相關專業之間的溝通與合作。加強配電站管理、計劃外停電管理審批、停電管理方案審核、城市供電改造工程設計等環節的溝通、協調和溝通[4]。

3.2 加強配網改造力度

在配電網系統設計進度表中應認真考慮負荷情況，根據不同季節和不同電量進行負荷預測的固有特性，給定配電網短期內一定的備用供電能力，可避免生產后短時間內因電源開關過載或超限供電而導致的斷電情況再次發生。同時不斷加大對配電卡頸系統電路的維護和改造，提高系統電路的健康管理水平；不斷提高系統線路的絕緣技術水平，增強系統抵抗線路外力等直接破壞的能力。提升線路絕緣等級，是農村配電網企業增強系統抵御線路外力直接破壞和自然災害破壞、降低線路故障率的有效基礎技術保障措施；當配電網系統建立10kV 線路接觸部分的控制開關，維護區域范圍和領域，有效提高配電網調度系統的靈活性和可靠性。

繼續加快高低壓配電網系統改造。低壓光伏網配電網改造工程應始終堅持密集點狀、大容量、長半徑短供電的原則，實行小區和小區分網、分供電的配電網，如果配電室無法同時實現供電，改變人工深度大、負荷大的問題，能從根本上有效地解決變電站單線供電、供電半徑長、配電換臺區過載等基礎性問題；增加社區防雷供電設施的投資和維護。在設備選型方面，要嚴格保證防雷絕緣子元件滿足當地環境污染天氣等級條件的要求。推廣使用SPS、PPS、QP 等系列新型特種絕緣子，提高配電站和線路電力設備使用新型絕緣子和瓷瓶的可靠性。

3.3 針對線路設備加強巡視

保證10kV 配電網安全可靠實施供電系統，須定期組織日常各類停電安全風險事故隱患安全檢查管理工作，各級加強全市城區配電線路網絡各種供電線路的在線應用，實施配電設備日常停電巡檢和維護工作，及時發現各種可能出現的停電風險問題和安全斷電，積極組織采取措施及時解決、提前計劃，降低各種日常停電的安全事故危害風險，因此，應定期組織各類易燃易爆物品、熱力用電部件等系統的日常停電風險數量管理記錄，并對管理工作進行歸檔，根據各種停電性能缺陷發生的可能性和影響危害的范圍和大小劃順序，定期組織日常停電維修，盡快消除各種可能的停電風險和隱患。

同時，它還要求應定期對城市配電線路的各種在線配電設備的安全防護進行例行檢查和保護，其安全防護性能需基本可保證其正常工作能有效發揮，如定期對城市配電線路的斷路器、變壓器、接地電阻、配電網等能源線路供電設施的安全設備進行例行電氣監控，對網絡電纜實施設備安全防雷裝置，并進行日常停電安全檢查。

3.4 推廣帶電作業與狀態檢修

帶電故障檢測、帶電故障維護等帶電故障檢測已成為帶電運行的重要工作內容，該系統的應用，可大大降低非高空帶電作業故障的高空停電維修作業中維修事故的發生和發生的可能性。目前在實際工作中主要認為有兩種帶電維護工作方法：一種是絕緣桿及絕緣手套作業法，主要用于在電氣設備密集、作業范圍窄小的地方；另一種被廣泛稱為帶電絕緣臂的車載工作裝置，是一種以帶電工具操作為主的間接高空電氣工作方法。

然而，在實際操作中，如在操作中使用高壓充電線布線處理、用帶電絕緣子處理高壓替換電線，通過高壓替換一些帶電故障區域來替換金屬雜物，在替換后及時檢測電力輸送是否正常，以此來完成帶電作業與狀態檢修。這種方法通過帶電工作效率大大減少了大修維護操作中可能、或不可能同時發生的一些帶電故障事故，以提高輸配電線路和電網的穩定性和供電可靠性。

4 結語

綜上所述，供電穩定性對于10kV 配電網至關重要，針對供電穩定性采取技術措施，可以有效提高電網設備的利用效率，節約電網資金使用成本，還可以有效提高我國電網的運行可靠性，解決我國電網發生故障的一些重要問題，優化電網網絡結構，增加電網供電量。電網進行規劃研究工作具有長期性，需根據實際使用情況及時做出一些相應的規劃調整，唯有如此才能有效保證電力企業的經營持續健康發展。