10kV配網饋線自動化與線路繼電保護配合應用

廣東電網有限責任公司珠海供電局 王潤鵬

配網供電系統在運行過程中，有可能會因為一些因素而產生不穩定的狀況。要想提升其運行品質，防止風險問題的產生，就必須對繼電保護裝置的故障和檢修給予足夠的重視，并以此為依據，對繼電保護裝置進行合理運用，將其與現代技術相結合，從而保證系統可以安全、穩定的運行，推動電力行業高質量發展。

1 10kV 配網饋線自動化

配電自動化技術（Distribution Automatic Technology）可以提供強大的通信網絡監測工具，使得電力公司可以在使用期間，對電力系統進行詳細跟蹤，并及時發現電力系統故障，并做好早期故障處理的準備，從而提升電網的運行效率[1]。而分區分隔則是配電網自動控制技術的一個主要優勢。在配網發生故障時，由于故障區是隨著時間的推移而被分隔開來，所以不會對系統內的供電造成影響。啟動配電網（PDU）功能，可以監測配電網的實際運行情況，改善配電網的布線效果，增強配電網的穩定性。

2 電力繼電保護的基本特性

2.1 智能選擇性

電力系統在運行過程中，各類故障時有發生。如果不能得到及時、有效地修正，那么電網的安全性就會受到威脅。而在電力系統中，由于有繼電保護，可對電力系統進行一次故障診斷與排除，從而給電力系統帶來了初級保護，使得電力系統即使出現了故障，也能夠保持在一定的控制范圍之內。因而，在電力計量保護中，智能化的選擇能在瞬間提高系統電流時，觸發斷開保護，其起到智能化的控制特性。

2.2 穩定、可靠性

隨著我國經濟社會的不斷發展，對能源的要求也在不斷提高。為適應日益增長的用電需求，各大電力企業均對配網進行不斷優化，其中以“網架”為中心的“網架”擴張方式，使得“網架”的穩定性、可靠性難以保證。由于電網結構的復雜性，使得在高穩定、高可靠的電網中，繼電保護起到了越來越大的作用[2]。

3 配網線路繼電保護整定原則

配電系統中的繼電保護一般采用傳統的“網聯”保護方式，但該方式僅能進行故障診斷，而不能對發生故障的地方進行供電。“網聯”保護方式主要有以下幾點：一是按火力發電廠的限流開關（一級保護）與限流開關（三級保護）的結構，將該等級式保護設定為10kV 輸出開關（一級保護）。二是電力站啟動10kV 輸出分配器及分配器（或客戶限位器），只對長支路上裝有專用變壓器的客戶采用三級保護方式[3]。

4 電力繼電保護的故障

10kV 配電線路在惡劣天氣條件下，例如直接或間接遭受雷擊，使線路的局部電流在瞬間增加，超出了電力元件所能承受的極限，從而引起電器部件的失效。如圖1所示。

圖1 單相接地故障示意圖

5 配網系統繼電保護

5.1 運行狀態

在電力系統元件運行出現異常或出現短路時，繼電保護裝置能夠及時發現問題，并自動地對故障源進行阻隔，然后，工作人員能夠確定發生故障的主要原因，并進行有針對性的故障排除，從而消除系統運行中存在的安全隱患，避免后續的問題發生。

與此同時，要對系統的運行狀況進行追蹤和觀測，如果是在正常的操作條件下，那么就需要對繼電保護裝置進行風險監測，以避免出現問題；在發生故障的情況下，要求有繼電器保護設備對系統的操作進行保護，以防止故障問題的進一步惡化；所謂的“不正常”，就是指系統沒有出現故障，但是出現了異常，這時必須有繼電器來報警，以避免以后出現的故障。

5.2 電流保護

對系統的電流保護要以保護區的大小為依據，對時間限制過電流保護也比較復雜，這種電源一般是以直流模式運行，其特性是沒有時間限制的，而且電流速斷保護可以減少對配網電力系統的不利影響。無時限電流速斷保護適合于線路內保護，可以實現瞬間跳閘，但是其僅能對線路的部分進行保護，所以其必須通過設置動作時間級差來判斷故障的位置，在實際應用中可與無時限電流速斷保護配合起來，對整個線路進行繼電保護，這樣就可以起到線路主保護的作用。

5.3 失壓型保護

失壓型保護已被廣泛地運用于電力系統的電力保護中，使其在工作過程中，若發生母線失壓，其仍能保證系統的持續穩定工作。其核心技術是基于具有可動態變化地保護裝置，并可自主地對母線失壓情況進行判斷。本設備的操作依據是通過對線路電壓操作條件的判斷來實現的。在某些對電力有很高要求的生產中，要依據具體情況來調節失壓保護的時間，在進行保護的時候，要考慮到備用供電裝置的參數和條件，以實現對設備的保護[4]。

6 饋線自動化

高壓供電自動化是將電壓作為基準，外加一個額外的時標，在發生故障時，采用逐級調整的方法，來判斷故障發生的時間，從而實現對故障區域的快速恢復。當某條線路發生短路時，在該裝置的輸出線上，繼電器在該電壓類型的端子斷路器之前，將該繼電器的繼電器斷開，并在該繼電器被探測到時，將傳動裝置的繼電器保護功能關閉。

如果錯誤沒有被移除，則該驅動開關會重新被關掉，并且該開關會重新被開啟，以判斷和隔離錯誤的范圍。在二次斷路時，由于有一定的時滯，導致故障區域斷路，并通過調整使無辜區再次斷路。觸點切換在一個設置的延時內被打開，并且當調整時，斷路器的后臺部分又被打開。

7 配網線路繼電保護與饋線自動化優化配置

如果僅是繼電保護或輸入自動化不能實現全范圍保護和恢復，那么就需要將兩種保護模式連接起來，開啟繼電保護+輸入自動化模式，并對主電壓電源的自動+分支保護進行配置。配電系統的主干系統為電壓式自動電源，對支線的繼電保護由三段式電源保護構成。當主線發生故障時，在長支電纜發生故障時，將發生故障的部位截斷，并將該部位恢復正常供電，當發生故障時，僅將發生故障的部位截斷，以增加供電的可靠性。

結合農村電網改造、技改、大修等項目，對10kV 輸電線路進行重點改造，將跨越林區、棚區和村莊的裸露電線進行改造。優化線路設計，采用新技術、新材料、新工藝、新設備，適當增加線路分歧、分支開關、聯絡開關，使線路分段合理。10kV架空線路的主干線和重載線路，其導線截面一般為240mm2，而非干線主要為120mm2，如有負載確實沒有發展空間的，可根據經濟電流密度選取，且應滿足電壓降不超過5%，最小截面不小于70mm2。

采用B2312和B1912兩種規格的水泥桿，為了改善10kV 配電線路的網絡布局，提高其健康程度，防止故障發生，保證10kV 配電線路的安全、可靠運行。10kV 配線多為架空線，線路多在山腰、地勢開闊的地區，在設計時全線都沒有設置避雷線，在雷暴天氣下設備容易燒損、斷線、絕緣子擊穿等事故。

針對此情況，縣供電公司主動與氣象部門進行了交流，充分了解10kV 配電線路所處的雷電分布，并根據雷電的分布特征，在容易發生雷擊的地區安裝放電間隙、安裝避雷器和豎瓶絕緣護罩；在雷電易發地區設置避雷線，全面提升10kV 配電線路的防雷能力。定期檢查接地設備的接地電阻，對不合格的接地設備進行處理，以防止或減少對10kV 配電線路和設備的損害。10kV 配電線路在建設過程中要采取有效的措施，確保工程質量，為今后的安全運營打下良好的基礎[5]。

首先，制定合理的建設計劃。在10kV 配電線路建設中各供電公司要對其進行充分的市場調查，掌握其所涵蓋的用電量種類和使用規律，注意對今后的用電量進行預測，確保10kV 配線建設能夠滿足目前和今后一段時期的用電需要。并從技術和經濟方面對各個施工方案的可行性進行論證，并最終選定了最優的施工方案。

其次，做好技術交流。為了保證10kV 配電線路施工的施工質量，施工前要對施工單位進行技術交底，明確施工重點、難點，如電氣設備型號、安裝流程等，要求各施工負責人做到心中有數，認真落實各項施工細節。

最后，制定詳細的建設管理措施。為了規范施工人員的施工行為，防止工程質量缺陷的發生，施工單位要重視制定和完善的施工管理制度，明確施工人員在操作過程中，必須遵循的規范和注意事項，尤其要加強施工重點環節質量的監督，如部分電氣設備施工時應注重接地處理是否規范、接地電阻大小是否在要求的范圍內等。

10kV 配線的局部失效是由于自然災害所致，供電部門要做好相應的預防工作，防止自然災害對10kV 配線的正常工作。一方面合理規劃10kV 配電線路；各供電公司在進行10kV 配電線路的規劃時，要從自然災害的角度出發，避免發生自然災害，避免發生自然災害，避免發生事故時，要采取相應的預防措施，如在夏季雷擊多發區域，要增加避雷設施，以減少雷擊對電器的傷害。

另一方面，做好電力設施的防雷工作。雷擊對10kV 配電系統的正常工作有較大影響，在防雷器的安裝上，要重視對其進行監控，重點是對其性能參數的檢查，保證各個施工環節都嚴格按照有關的規定進行，保證參數的正確設置。10kV 配電線路在運行過程中出現了一些突發的故障，比如施工人員在施工過程中不小心挖斷了電線、損壞了電力設施，從而使電力供應的突然中斷，對人們的正常生產和生活產生了較大的負面影響。為此，供電企業應重視制定相應的應急措施，及時處理配線運行中可能發生的各類緊急情況。要對管轄范圍內的配電線路進行故障分析，確定故障的種類，特別是在施工地區要特別注意，并在必要時派遣專業技術人員到現場進行指導。

8 結語

為了確保10kV 配電線路的安全穩定運行，對人們的生產、生活長遠穩定發展都具有十分重要的作用。為了防止10kV 配電線路的運行失效，供電企業必須重視線路建設的質量，以保證所用電器的各項指標和性能達到正常的工作狀態。

同時，各供電企業要重視10kV 配電線路的巡查，及時發現其運行中的安全隱患，以達到預防的目的。此外，各供電部門要做好應對自然災害的準備，制定相應的應急方案，以減少故障的反應速度，提高故障處理的效率，為10kV 配電線路的安全穩定運行做好準備。