提高10 kV 配网供电可靠性策略

李红武

(云南电网有限责任公司迪庆供电局，云南 迪庆 674400)

1 提高配网供电可靠性策略

1.1 一次系统

设备故障多集中在跌落熔断器或台变高压计量装置烧毁、瓷瓶闪络、绝缘子或避雷器击穿等，这些设备应该列为重点巡维对象。另一方面，配网属于小电流接地系统，发生单相接地故障后非故障相对地电压上升为线电压(即上升倍)，易发生两类故障。对不同时段、不同电网运行方式下开展针对性的线路巡维，做好配网线路危害辨识与风险评估，由风险值大小区别巡维重点。

1.2 系统的规划改造

配网的规划改造需要考虑网架基础、地域和负荷特征、电源和负荷发展前景、上下级电网的协调等等，每一项改造都应该是在规划大目标框架下的优化。

文献［1］指出了将架空线路与电缆线路接线模式区别对待的规划误区，对城市配网各种接线方式的优劣进行了比较;文献［2］对配网不同接线模式进行了经济性和可靠性分析;文献［3］介绍了较为成熟的“手拉手”开闭所、花瓣形配网的模型。适合自身发展的配网规划才是合理有效的。

我国配网架空线路的接线模式如图1。由于连接开关种类的不同，架空线路与电缆接线模式被区别对待，但从线路异常停运后转供可靠性上考虑，其实质是一样的:架空线和电缆的辐射式接线为单一电源供电、架空线手拉手式和电缆环式满足N－1 供电要求，架空线多分段多联络或电缆N 供一备满足N－2 及以上供电要求。这里只以架空线模型为例。

根据具体的城市特点进行配网规划，比如迪庆地区配网接线模式主要是单辐射式，少量线路成单环运行;地形以山地阻隔呈条带形分布;负荷密度目前较低，预计中长期发展速度快总量不大;地区水电电源点多、分布广。配网规划短期内应充分利用好水电电源，在辐射式线路后段利用水电支撑，构成手拉手或是手拉手式开闭所接线，这种接线也比较适合条形分布的负荷;长期规划在条带上增加变电站站点及线路建设形成多分段多联络或是n 供一备的网架结构。

图1 我国10 kV 配网架空线路主要接线模式

1.3 二次系统

保护控制系统的建立与运行效果，对电网正常运行时的监视控制，异常或故障情况下的隔离复电，极端情况下的维持电网稳定意义重大。配网相对于主网而言，线路多T 接、一致性差，保护控制装置落后甚至缺乏，导致了传统的配网保护控制存在诸多矛盾制约，文献［4］、［5］为解决这些问题做了展望，即通过广域控制保护系统的建立，实现配网分布式电源并网控制、广域保护、故障快速隔离和恢复供电、小电流接地故障自愈等，这是二次系统发展的方向。

1)配置策略:配网目前的保护控制策略偏向于仅利用单端(即保护安装处)的信息实现的就地控制模式，通常配置电流速断(Ⅰ段)、限时电流速断(Ⅱ段)、过电流(Ⅲ段)的阶段式电流保护，并辅以三相一次重合闸。这种策略利用的信息量有限，且阶段式保护的延时大大制约了就地控制及时、迅速的优势。鉴于此，一方面可以在阶段式电流保护的基础上增加新的保护和元件进行改善，比如反时限过流保护和负序、低压元件的灵活运用;另一方面可以将主网运用成熟的集中控制模式推广到配网，综合考虑网络全局信息作出控制策略(比如区域稳控策略)，保护上则不仅限于单端或单一故障信息，比如差动保护、阻抗(距离)保护。

2)整定策略:具体整定原则参考文献［5］，整定计算前做好充足的资料准备，按实际情况灵活应用整定，通过保护的校核和运行实际效果不断完善。

2 典型问题

2.1 励磁涌流

励磁涌流是在空投变压器时，铁芯饱和、励磁电流急剧增大的结果，最大涌流可以达到变压器额定电流的6～8 倍，必须考虑保护如何躲过励磁涌流。限制励磁涌流的方法在高电压电网中可以应用于每台变压器，以二次谐波制动加上小波分析来鉴别涌流，通过变压器同步投入技术来限制涌流的方法最为完善。但是该方法应用于配网，因配电变压器容量小、数量巨大而不经济适用，此时可以利用涌流的另一个特点，即涌流衰减常数与铁芯的饱和程度相关:饱和越深，电抗越小，衰减越快，配电变压器的电抗本也不大，在涌流形成后的短时间内就衰减完了。另一方面，励磁涌流作为暂态分量随时间常数衰减，配网线路并联的配电变压器过多(R 变小)，容易造成涌流幅值和持续时间达到电流定值较小的Ⅱ、Ⅲ段范围而误动，即使此时涌流幅值并未达到电流速断定值。

推荐方法是在变电站10 kV 出线断路器上串一个合闸电阻，合闸后自动短路切除(这种方式可以极大的防止后备保护误动)，再加上0.1～0.2s 的延迟(主要针对电流速断误动)，这样配网线路就能可靠地躲过励磁涌流了。

2.2 防TA 饱和

由于配网线路多处于电网末端，远离电源点，系统归算阻抗较大，照理来说是很少会发生TA饱和问题的。但随着电网规模的不断扩大，系统归算到10 kV 母线的阻抗越来越小，10 kV 系统短路电流越来越大，此时配网中那些变比较小的TA 就容易饱和;另一方面，短路电流中的大量非周期分量也会加速TA 饱和。

TA 饱和后会使线路保护接收的二次电流变小或接近零，从而引起保护拒动，需要保护越级动作才能切除故障，扩大了停电范围甚至引起设备损坏。

要避免TA 饱和，一是应增大TA 变比，要考虑线路短路时TA 饱和问题和电网的发展，一般配网线路保护TA 变比不应小于300/5;二是要减少TA 二次负载阻抗，尽量缩短二次电缆长度并增加线径，避免保护和计量共用TA 等。

2.3 保护间配合

变压器10 kV 侧复压过流保护作为出线的远后备保护，对相间故障存在灵敏度不足的问题，即使将复压闭锁功能退出成为纯粹的过流保护也不能解决。主网是应用阻抗保护来解决这一问题，配网同样由于变压器数量众多而不经济。考虑在保护中增加一个负序元件和低压元件，构成低压闭锁负序电流保护作为复压闭锁保护的补充;三相故障灵敏性问题则可以通过对正序分量进行补偿解决。

10 kV 母线没有母线差动保护，出于快速切除近区故障的考虑，10 kV 侧线路后备保护延时被压缩(通常至0.3 秒)。带来的问题是出线与线路分段(环网柜)断路器保护难以通过延时实现故障选择性配合。此时可以在原有保护基础上，考虑相间过流、反时限过流、负序过流为补充，只要阶段间短路值存在一定的陡度即可。

3 结束语

综上所述，通过对配网科学运维、系统规划，逐步建立坚强的一次网架。同时配套保护控制策略的完善升级，重点关注策略的合理配置、整定计算的灵活、运行的实效以及特殊问题的分析解决，构筑可靠的配网保护控制防线，一、二次系统配合提高配网供电可靠性。提升策略既考虑了对一、二次系统发展方向性展望，也有短期内从经济、实效性考虑的完善，注重了策略的系统发展性。

［1］郭雪丽，齐昌肖.城市配网接线方式的研究与改进［J］.电气应用，2012，31 (22):36－41.

［2］王成山，王赛一，葛少云，等.中压配电网不同接线方式经济性和可靠性分析［J］.电力系统自动化，2002，26(24):34－39.

［3］吴涵，林韩，温步瀛，等.巴黎、新加坡中压配电网供电模型启示［J］.电力与电工，2010，30 (2).

［4］王廷凰，黄福全，时伯年.城市配电网广域控制保护技术应用研究［J］.南方电网技术，2014，8 (4):112－115.

［5］徐丙垠，薛永端，李天友，等.智能配电网广域测控系统及其保护控制应用技术［J］.电力系统自动化，2012，36(18):1－9.

［6］中国南方电网电力调度通信中心，广东省电力调度中心编著.地区电网继电保护整定计算［M］.北京:中国电力出版社，2010，10:205－209.