10kV配电线路分段开关智能优化措施探讨

徐玉广++王庆伟+++王芳

中图分类号：TM77 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2017）01-000-02

摘 要 10kV线路分段开关的使用能提高配电网供电运行的可靠性，能实现线路故障的有效隔离，为线路维修维护提供方便。文章首先介绍10 kV配电线路分段开关极差保护面临的障碍，分析10 kV配电线路分段开关级差保护，探讨10 kV配电线路分段开关智能优化措施。

关键词 10 kV 配电线路 分段开关 优化 措施

目前，10kV线路分段开关已经在配网中大量使用，这些分段开关的使用为线路故障的隔离、线路检修和转电操作带来了很大的方便，也对提高供电可靠性起到了很明显的作用，但是，在实际运行中还存在较多的问题。分段开关的维护以及应用范围越广，其发生设备故障的概率就越大，对配电分段开关实行必要的极差保护以及智能优化对于减少设备故障并提高电网运行的安全性具有非常重要的作用。

一、10 kV配电线路分段开关极差保护面临的障碍

（一）线路故障

10 kV配电线路分段开关运行中一旦出现线路故障，无论故障的性质是永久性的还是暂时性的，故障线路所连接的变电站出线开关都会及时发生跳闸反应，因此，在实际运行过程中变电站开关跳闸次数会随着故障发生频率的不断增加而增加。经过这种频繁多次且反复的故障发生，时间一长就会使出线开关逐渐老化以及破损，进而造成机械设备在运行上的各种隐患。并且，在线路故障发生之后，由于10kV线路上缺乏相应的分段开关且没有任何一种开关对线路故障进行及时的隔离，所以导致线路的某一处发生问题而引发整段线路运行故障的产生，而随着故障产生的频率不断增加，会导致线路的停电范围以及停电面积不断扩大。

（二）所带隔离开关触头接触不良发热

主要有以下原因：施工人员在安装过程中，使隔离开关触头受损、出现毛刺，或者没有将隔离开关动静触头咬合深度、压紧弹簧压力调整好，导致隔离开关动静触头接触不良；运行中未按规程要求进行定期维修，开关触头压紧弹簧失去弹力，而使隔离开关动静触头接触不良；隔离开关触头材质低劣、开关通流断面尺寸不足，导致开关触头在正常负荷下长期发热。

（三）开关与导线连接部位发热

开关与导线连接部位一旦发生发热情况，将会导致线路运行故障。导致开关与导线连接部位发热通常有两种情况：一种是由于线路导线部位连接不当或者导线选材不符合相关规范的要求；另一种是由于没有遵守国家相关规范要求，在线路设计以及安装中使用铝导线将相关设备连接起来，而导致铝导线和隔离开关连接出现问题，从而导致接触面的面积过小、线路的电阻过大，进而导致连接处发热。

二、10 kV配电线路分段开关级差保护

（一）级差保护的概念

级差保护是指在一条线路上不同线路段分别安装不同分段开关，各个开关实现梯级配合。它是为了防止在电网运行的过程中受短路影响，在低压侧设置的过流保护，过流保护的最低设置为0.5 s，通过在这一时间内进行多级级差保护延时，有效避免对上级保护整定的影响。级差保护充分考虑到断路器存在的响应时间，对分段开关进行保护动作的延迟，从而使电流具备足够的切断时间并起到线路保护的作用。

随着开关技术的不断完善与发展，配电线路分段开关的级差保护时间得到了一定程度的提高。通過采用永磁操作机构以及无触点驱动技术，可以实现三级级差的保护装置，并且可以快速地对配电网分段开关运行中的故障进行有效隔离。在对10kV配电线路分段开关进行级差保护时，须在进行保护动作演示设置的过程中，确保分段开关在30ms 内能够迅速地切断故障电流，确保变电站与开关之间的级差具有一定的选择性，并且能够达到保护配合的目的。

（二）多级级差保护与集中式故障处理的协调配合

当10 kV配电线路分段开关发生故障时，不仅要依靠多级级差保护进行故障的隔离，同时还要集中地进行故障处理，找出故障的原因所在，采取有效措施。

首先，应充分考虑分段开关的类型以及组合形式，避免在故障处理过程中由于开关的重合而导致的倒送电以及扩大停电范围等事故现象的发生；其次，考虑不同的网络类型，针对不同类型的网络采取相应的策略进行集中地故障处理；最后，架空线以及全电缆线路在发生故障时要采取差异性的处理方式，依托故障的处理信息进行相应故障处理以及级差保护。

三、10 kV配电线路分段开关智能优化

（一）优化可靠性成本

将馈线作为目标研究对象，把馈线上开关之间的部分分为分区段。对任何一个分区段，由于分段开关的作用，其下游区段发生故障对分区段内的负荷点并无太大影响，而当上游分区段发生故障，分区段的停电时间将由备用电源的情况决定。倘若在馈线最末端分区段与其他馈线间具有联络开关，则分区段内的负荷停电时间为联络开关的到闸时间，若没有联络开关，则分区段内的负荷停电时间为上游分区段的故障恢复时间。在 10kV配电网构建中，联络开关的维护优化将直接影响到电力传输质量与效率。由于110（35）kV仍处于发展之初的阶段，因此在发展环节的控制方面以及维护不足方面时有问题发生，其平均N–1 转供能力时期中要做好优化的问题。10 kV联络开关智能优化要完善联络开关的评价体系，涉及提高联络开关对电力设备供电能力、工作状态下的稳定性以及开关的结构等多方面指标，要力争在最短的时间内检测出10kV配电网中的各项主体存在的隐患以及问题。对于配电网评价体系的构建要包括供电能力、设备稳定性、联络开关结构、电能质量等多方面的内容。对于配电线路联络各分段开关的须利用遗传算法实现。多目标一串算法是建立在遗传学计算理论和自然选择理论基础的计算方法之上的，利用随机信息交换机制对目标数据进行处理、计算出能够最为合理地对各联络分段开关进行优化的方法。对分段开关改造以及优化进行可行性以及经济性分析，要经过多方实证考察以及反复推究，这样对配电线路的优化与改造才更具可靠性。

（二）优化线路配置，提高10kV配电线路分段开关级差保护能力

变压器容量的大小与电力用户实际需求之间是有直接联系的，因此在选择变压器时要符合配電线路的负荷需求，并且对用电需求增加进行预测以及对于变压器的选择要满足用户的用电实际需求，通过对变压器的科学合理选择，优化线路配置，以提高分段开关级差保护能力。此外，线路材料、相关配套保护设施、各类线路仪器设备的选择都要充分结合用电实际状况，保证其性能符合荷载量和级差保护要求，并在此基础上通过科学合理配置以更大程度上发挥出分段开关级差保护能力。

（三）对于隔离开关触头接触不良发热问题采取以下措施加以防范

仔细检查刀闸调整螺栓是否调整合适，防止刀闸衔接过松、过紧，检查刀闸触头是否接触良好，是否已在隔离开关触头上涂用导电膏；结合线路停电对开关进行检修，对隔离开关触头做重点维护，对隔离触头的螺丝、弹簧应细致检查，弹簧应定期更换，采用在隔离触头上用凡士林、导电膏涂抹，降低接触电阻等措施加以防范。

（四）做好10 kV配电线路的防雷工作，保障配电线路分段开关的正常运行，优化其保护能力

防雷工作是10 kV配电线路分段开关维护以及改造最为关键的环节，做好 10 kV 配电线路的防雷工作必须要对线路中的绝缘子进行全面检测，确保绝缘子的质量可靠，进而确保线路分段杆塔在遭受雷击时保护线路内部绝缘子不发生闪络现象，并及时安装避雷装置。通过采用防雷手段，避免雷击损伤分段开关或是保障雷击时分段开关的正常运行，优化其配电线路保护能力。

四、结语

综上所述，10kV线路分段开关的应用能优化配电网结构，提高线路故障的隔离能力，保证线路的正常、稳定和安全运行。但要注意的是10kV线路分段开关的安装、处理不当同样会引发线路运行故障，降低线路运行可靠性，所以在线路开关安装中，一定要严格遵循安装原则，做到合理设计，科学安装，全方位确保10KV线路的安全。

参考文献：

[1] 曹伟.10 kV配电网规划的供电可靠性评估和应用[J].湖南大学，2013.24（11）.

[2] 卢慧清.35kV 变电站 10kV 分段开关自合闸故障分析[J].供用电，2007（4）.

[3] 曹伟，姚建刚.配电网主馈线分段开关优化配置的新方法[J].微计算机信息，2009（24）.