10kV配网开关设备配置探讨

　　摘要：10kV配网开关设备分布广、数量多，与配网的运行可靠性紧密相关，由于1OkV配网开关设备种类繁多，电气性能各不相同，因此，只有从整体上合理布局，充分发挥各种开关设备的功能，才能使配电网络的效益最大。本文就配电网中如何合理的优化配置开关，提高配网的供电可靠性谈了一些自己的观点。
　　关键词：10kV配电网；开关设备；配置方案
　　
　　0. 引言
　　电力是实现国民经济现代化和提高人民生活水平的重要物质基础，随着城乡建设的不断深入，10kV配电网也迅速得到发展扩大。过去10KV配网主要采取树状结构形式，其特点是线路长，分支线多，连接的配电变压器多，结构简单，但可靠性差。随着先进配电开关设备的发展，对配电网络进行自动化改造，如合理地选用与配网柜、重合器、分段器、熔路器、隔离开关等开关设备以加快配电网自动化进程，提高供电可靠性与智能化。因此，如何因地制宜更加合理配置户外开关设备对于10kV配网的建设、改造是相当重要的。银南供电局配网以1．10KV配置开关设备
　　1.1配电网络的开关设备类型
　　在我国10kV配电网络的开关设备主要以少油开关、产气式和压气式负荷开关、真空开
　　关为主。少油开关缺点比较明显，不仅运行成本较高，而且故障率高、对环境的污染大现在已禁止使用；产气式和压气式这两种空气负荷开关，由于体积较大及运行可靠性相对较低，没能成为市场的主流，只能成为一种过渡产品。真空开关优点是性能比较理想，全广东省网改新增柱上开关均采用真空开关。
　　1.2开关设备配置的基本原则
　　首先，由于架空线路经常产生瞬时性故障，因而所有故障都应获得作为瞬时性故障处理的机会；分闸后闭锁现象不能发生在瞬时性故障中，只能发生于永久性故障情况；由于分闸后闭锁现象而必须切断的线路区间应尽可能的小。
　　其次，在线路结构的简明系统图上，要标明重要的负荷（如政府机关、学校、工厂等），线路故障电流的极值，最大的负荷电流，线路的正序、零序阻抗等。
　　最后，结构类型，环境因素，允许停电的时间及频数，经济能力，配网的远期规划都将影响开关设备的配置。因此，要选择适当的开关设备的特性参数，在保证供电可靠运行的基础上，应使配置网络的总费用最低，即：，（式中cost是配网总费用，I是配网固定基建投资，L是电网中各种损耗的总损失费，K是停电造成的损失费）
　　因此，在配网中可以适当增加开关控制设备的投资，能够提高供电运行的可靠性，减少不必要的各种损耗，同时还能减少停电造成的损失，从而降低网络的总费用，使整个配置网络的效益大大提高。
　　2.10kV配网中开关设备的配置方案
　　10kV配网中开关设备的合理配置应多方面全面考虑，包括电气性能、操作可靠性、安全性能、性价比等。断路器的主要特点是可以对短路点及时处理，切断故障短路电流，同时断路器的电气性能参数比负荷开关高。跌落式熔断器可用于线路末端，广泛应用于10kV配电线路和配电变压器一次侧作为保护和进行设备投、切操作之用。隔离开关建议不单独安装使用，要与断路器配合使用，这样能使停电及检修时保证与带电部分有明显断口，便于发现问题的本质，及时处理故障部分。
　　因为操作过程中的次数比较少，在一般线路中的分段、联络开关，只需要切合负荷电流，并不一定要开断短路故障电流。当故障电流的切除需要由变电站内的出现开关来实现时，可以考虑选用负荷开关。在分支线开关设备的设置中，有以下原则：在分支线出现故障的情况下，如不影响主杆线的正常工作，最好使主杆线减少停电时间。直到目前为止，我国农村电网的配置和一些小容量的分支线路基本上都选用的跌落式熔断器。一般情况下，分支线供电负荷超过560kVA的供电线路应采用断路器保护，而不适合安装跌落式熔断器。在这种情况下，比较好的方式是选用一组单极操作的隔离闸刀和一台具有过流保护功能的真空断路器配合使用，当线路中的分支线有明显的问题时，能够及时将闸分开，并且有容易发现的断开点，利于分支线平时的维护和修理。
　　3.开关设备配置的定点问题
　　过去的架空配电网络常采用树形结构，但这种结构具有线路供电距离长，供电负荷大，可靠性差的特点。对树形网络进行环网改造就成为配网改造的关键，其重点就在于合理的配置开关设备及增加联络线路。
　　在当前，我国配网负荷的特点是城镇工商业相对集中，而农村负荷比较分散。在线路负荷较集中的地方，可以根据负荷类别及地理区域划分多个孤立负荷岛，每个负荷岛进线段设置分段开关，并根据负荷对供电的可靠性要求决定是否增设联络线路实现双电源开环供电，如图1.（a）、（b）所示。负荷岛内可根据保重弃小原则，确保次要负荷故障不影响重要负荷供电，对次要负荷加设隔离开关或熔断器来控制。
　　                                
　　
　　在线路负荷较分散的农村，可用重合器和分段器配合把干线分成若干段，通过联络分段器构成环网，对重要负荷可用双负荷开关或熔断器实现双电源互为备用方式供电，如图2所示。
　　
　　                      
　　                                 图2.重合器和分段器配合构成环网
　　4.配电自动化开关设备配置设想
　　实现配电自动化的主要环节是实现馈线自动化，其中馈线自动化是配电自动化的核心，因此实现配电自动化应该先从实现馈线自动化着手，其首要工作就要实现联络开关、分段开关的智能化。配电自动化中分段、联络开关的选型具有以下原则：首先，从节约成本和降低工程造价的角度出发选用合理的负荷开关。其次，从网络运行的稳定性角度看，选取的开关必须能防止凝露现象并且是免维护的。再次，在网络中配备具有重合功能的电动操作部件。最后，装载电流互感器，电压传感器等。
　　要实现配电自动化还需要做好网架规划工作，从当前10KV配电网的现状来看，重合器与分段器的组合模式更有利于今后配电自动化的建设和改造。在这个组合模式中，重合器采用断路器的方式，这样有利于它在发生故障时能在短时间内多次自动重合，从而恢复供电。假若系统发生的不是偶然性故障，而是永久性故障时，则重合器将发挥另外一种功能，会按照预定的操作程序，在分闸位置处依照顺序先后闭锁，同时隔离故障处与未损害的主系统。分段器的功能不同于重合器，它主要采用智能化的负荷开关，一般与电源侧的前级开关设备相关联，在无电压和无电流时，会发挥分段器自动分闸的功能。一般说来，系统一旦发生永久性的故障，该系统的电源侧开始工作，记录重合器的分闸操作次数，当重合器的分闸操作次数达到事先预定的次数以后，系统将会通过分段器关闭分闸位置，以此来隔离发生故障的线路区段，这样可以使重合器恢复对没有发生故障那部分线路供电。通过上述设计，该系统可以最大限度地限制停电范围，确保电力系统的稳定运行。
　　在我国当前的配电网中主要以环行网和辐射形网为主，我们以辐射形供电网来说明开关设备的配置。开关设备的配置需要在主干线首端安装重合器，在一般分支线上依次安装分段器和熔断器。这种配置方式的特点非常明显，它使各分支线路能独立供电，同时将故障发生处缩小到一个最小范围，便于我们查找故障点及检测维修。
　　5．结语
　　如何合理的规划10kV配电网中开关设备的配置是10kV配电网建设和改造中最应该重视的问题，只有通过合理的布局，各种开关设备的特点与功能得到充分发挥，才能使电网获得最大的效益。
　　
　　参考文献：
　　[1]苑舜.配电网自动化开关设备[M].北京：中国电力出版社，2007.
　　[2]王章启，顾霓鸿.配电自动化开关设备[M].北京：水利电力出版社，1995.
　　[3]王天华，王平洋，范明天.馈线自动化规划中环网开关配置的优化算法研究[J].电力系统自动化，1999,23(15):15-17.
　　[4]中国电机工程学会.配电自动化分专委会学术讨论中关注的问题[J].电网技术，1999.(1).