试论提高10kV配电网供电可靠性的技术措施

深圳供电局有限公司罗湖供电局 何 明 佘乐欣 严铿博 李思尧 袁 帅 汪明科 黄煜伟 刘晓松

1 10kV 配电网供电可靠性的影响因素

1.1 外力破坏因素

由于城市经济社会的快速发展，原有的10kV 配电网已不能完全满足供电可靠性的基本要求。原10kV 配电网络是以架空线为主，接线互联形式主要为单端电网的树枝状和辐射状供电方式，沈阳新工业技术开发区和住宅、商业住宅区往往主要采用多线环网供电方式，供电直接从最近的多条架空电力线获取。此外，城市主要交通道路沿线的许多架空供电线路，或走廊将直接受到新建建筑和施工场地的威胁[1]。

简而言之，10kV 配电网在城市地区、特别是在一些旧的城市地区转换电源的操作能力差，地形复杂、接线混乱、事故率高，供电的可靠性很低。由于城区变电站大多为该区域电网当中的枢纽站，10kV 配电系统由于出线多、负荷大、运行年限长，结合电网环境因素，如配电设备间的差异造成严重的环境污染，设备间的绝缘强度逐年下降，造成事故发生的可能性概率逐年上升。

1.2 闪络因素

在部分早期已开工设计建设的10kV 配电网中，绝缘器主要依靠大指针式的圆形搪瓷电电瓶，在配电网中所需要用到的绝缘材料元件质量等级较低的关键环节，它不能完全能够承受直接的击雷，感应器的相位过电压也很有可能会直接影响引起雷电网的闪络。同时，设备在运行期间的绝缘长期在电压下工作，如绝缘零件表面积聚污垢，只要表面污垢的盐度达到一定区域、在潮湿条件下很容易导致翻车，污垢也会降低绝缘的冲击性能，在雷电冲击和内部过电压的影响下极易诱发闪络。有时污染外溢发生在一个地方，有时几个地方同时发生。当发生污染翻转时很易造成单相接地。此时剩余两相电压持续增加，在瞬态条件下可达到相电压的2.5倍。

在正常情况下，非故障相电压幅值的增加不会威胁绝缘。如运行的环境条件相对较差，则绝缘部件的电阻电压会降低。在中性点无根据系统的非故障相电压二次值增加允许运行后两小时内，过渡点可能再次出现[2]。此外，由于污染绝缘的冲击性能降低，单相接地产生零序电压。如果变电站中的变压器特性较差，会激发铁磁谐振，浪涌混合器较高，并且可能会发生相位隔离闪络和断路，从而触发两相接地短路。

2 提高10kV 配电网供电可靠性的技术

2.1 配电网故障快速复电技术

如果配电网发生故障，须在尽可能短的时间内快速恢复供电。因此，对于配电网来说，合理、完善、准确的系统结构是快速恢复供电、解决配电网故障的重要前提和基础。快速功率恢复系统的关键技术主要包括三方面，即状态估计和拓扑检测、故障定位和故障排除。其中，状态估计是为消除配电网系统中的不良数据信息，为配电网系统提供大量准确可靠的数据信息。拓扑识别是基于测量前后两个时间点，然后检测拓扑结构的变化，及时纠正配电网系统的拓扑分支。故障定位基于正确的拓扑结构，并使用适当的故障定位技术快速定位故障配电网的故障部分；故障排除还基于正确的拓扑结构，以最快的速度和最大限度恢复功率损耗负载。故障恢复的最后一步是指在配电网检测到故障后进行故障隔离的策略、程序和技术，并选择其他设备或方法将配电网恢复到故障前的供电状态，以便配电网能够继续正常运行[3]。

为实现这一目标，最重要的是改善目前的工作管理模式、电网安全故障的及时维修和相关工作管理程序的要求，同时应充分考虑电网的实际使用条件等各方面的人力、技术、资源和设备。此外，还应建立更加完善的中国电网安全管理体系，增强电网安全管理的时效性和专业性以及快速性和效率性，充分考虑所涉及的电力关系，根据当前电网用户的实际电力需求，也要保证电网停电预报相关信息的提前及时性和准确性，不容易出现信息误传。

2.2 配网自动化技术

目前，我国配电网自动化大致经历了三阶段，即自动化阶段、计算机阶段和现代自动化阶段。特别是在第一阶段，自动化阶段的主要工作原理是各种自动开关设备的相互支持，即如果系统发生故障，则不需要计算机干预即可执行实时控制。只要二次继电保护设备相互配合，故障就可快速排除。应注意的是，在这一阶段由于电源和继电保护装置的限制，自动化程度不高。

第二阶段，计算机阶段的特点。即使使用计算机大型云计算方法来处理配电网的相关问题，调度员也只能通过远程控制设备来隔离故障区域并将电源恢复到声音区域。因此，这一阶段可说是实现了真正意义上的遥测遥控功能；在现代自动化阶段，在现代控制理论的支持下，计算机的应用得到了更好的发展，并与配电网SCADA 系统、GIS 变电站自动化、故障呼叫服务系统、劳动管理和其他综合自动化系统相集成。提前实现了用户负荷控制、自动抄表等自动化功能。

该技术在实际应用中存在以下方面的基本原则：

保证其足够的可靠性和安全性，同时还应能满足相应的国家技术标准，具有高开放性和高可扩展性。此外，为避免重复性建设与开发、重复性设置硬件及数据采集，需要坚持因地制宜、技术领先的原则，充分运用现有自动化系统及设备的作用价值。

对于专用配电联网配电自动化监控终端，应根据需要严格遵守以下要求：一方面，各种特殊中间配电网的集中控制型配电网络自动化监控终端，应使用一套具有三个远程重合闸监控和通信功能的中型配电馈线和其他特殊配电站的馈线监控和通信终端。另一方面，对于具有不同电流通信控制模式的网络自动化终端，应适当选择不同的重合闸监控通信终端；如果本地配电馈线系统采用重合闸智能控制器电路的配电方式，还应选择一套可自动维持的等效本地稳定电流或使用等效稳定电压型重合闸监控通信开关终端作为监控成套设备；如果本地配电馈线采用配电方式，还应当选择一套等效稳定电流自动通信与本地电流同时重合闸控制系统，中型专用配电馈线具有三个远程电流通信控制功能，其他专用配电站的重合闸监控通信终端和馈线监控通信终端。

3 提高10kV 配电网供电可靠性的措施

3.1 提高配电网管理

严格执行管理目标控制管理。每年年初，电力企业全体员工提出年度及以后的年度、季度生产可靠性管理目标值，分解后分发到各电力生产管理部门。明确管理目标和奖惩，确保当年电力企业生产可靠性管理指标顺利完成；加强对指标数据的管理收集和统计分析。电力企业内部应及时建立和完善配套在线供电设备的管理台账。根据地理位置的接线图、高中低压电网网管区接线图，定期跟踪和分析电网设备运行管理，准确、及时的统计计算电网，实现供电系统的高可靠性，掌握电网，及时跟踪发现影响系统供电可靠性的主要原因并且确保能快速处理。

建立和完善服务管理体系。因供电备件容量不足导致相关输电线路或供电设备突然断电，缩短设备的应急抢修时间或延长设备断电工作时间。认真组织开展短期和超短期备用负荷能力预测和管理，根据不同停电季节和不同时段备用负荷能力特点，预留必要的短期备用负荷能力，避免长期停运和最大电流停电；继续加强业务培训。积极选拔一批完全符合专业工作技能和素质要求的专职设备人员，加强设备可靠性和专业培训；不断加强各环节的人际交往和业务沟通。重视各职能部门与相关专业之间的沟通与合作。加强配电站管理、计划外停电管理审批、停电管理方案审核、城市供电改造工程设计等环节的沟通、协调和沟通[4]。

3.2 加强配网改造力度

在配电网系统设计进度表中应认真考虑负荷情况，根据不同季节和不同电量进行负荷预测的固有特性，给定配电网短期内一定的备用供电能力，可避免生产后短时间内因电源开关过载或超限供电而导致的断电情况再次发生。同时不断加大对配电卡颈系统电路的维护和改造，提高系统电路的健康管理水平；不断提高系统线路的绝缘技术水平，增强系统抵抗线路外力等直接破坏的能力。提升线路绝缘等级，是农村配电网企业增强系统抵御线路外力直接破坏和自然灾害破坏、降低线路故障率的有效基础技术保障措施；当配电网系统建立10kV 线路接触部分的控制开关，维护区域范围和领域，有效提高配电网调度系统的灵活性和可靠性。

继续加快高低压配电网系统改造。低压光伏网配电网改造工程应始终坚持密集点状、大容量、长半径短供电的原则，实行小区和小区分网、分供电的配电网，如果配电室无法同时实现供电，改变人工深度大、负荷大的问题，能从根本上有效地解决变电站单线供电、供电半径长、配电换台区过载等基础性问题；增加社区防雷供电设施的投资和维护。在设备选型方面，要严格保证防雷绝缘子元件满足当地环境污染天气等级条件的要求。推广使用SPS、PPS、QP 等系列新型特种绝缘子，提高配电站和线路电力设备使用新型绝缘子和瓷瓶的可靠性。

3.3 针对线路设备加强巡视

保证10kV 配电网安全可靠实施供电系统，须定期组织日常各类停电安全风险事故隐患安全检查管理工作，各级加强全市城区配电线路网络各种供电线路的在线应用，实施配电设备日常停电巡检和维护工作，及时发现各种可能出现的停电风险问题和安全断电，积极组织采取措施及时解决、提前计划，降低各种日常停电的安全事故危害风险，因此，应定期组织各类易燃易爆物品、热力用电部件等系统的日常停电风险数量管理记录，并对管理工作进行归档，根据各种停电性能缺陷发生的可能性和影响危害的范围和大小划顺序，定期组织日常停电维修，尽快消除各种可能的停电风险和隐患。

同时，它还要求应定期对城市配电线路的各种在线配电设备的安全防护进行例行检查和保护，其安全防护性能需基本可保证其正常工作能有效发挥，如定期对城市配电线路的断路器、变压器、接地电阻、配电网等能源线路供电设施的安全设备进行例行电气监控，对网络电缆实施设备安全防雷装置，并进行日常停电安全检查。

3.4 推广带电作业与状态检修

带电故障检测、带电故障维护等带电故障检测已成为带电运行的重要工作内容，该系统的应用，可大大降低非高空带电作业故障的高空停电维修作业中维修事故的发生和发生的可能性。目前在实际工作中主要认为有两种带电维护工作方法：一种是绝缘杆及绝缘手套作业法，主要用于在电气设备密集、作业范围窄小的地方；另一种被广泛称为带电绝缘臂的车载工作装置，是一种以带电工具操作为主的间接高空电气工作方法。

然而，在实际操作中，如在操作中使用高压充电线布线处理、用带电绝缘子处理高压替换电线，通过高压替换一些带电故障区域来替换金属杂物，在替换后及时检测电力输送是否正常，以此来完成带电作业与状态检修。这种方法通过带电工作效率大大减少了大修维护操作中可能、或不可能同时发生的一些带电故障事故，以提高输配电线路和电网的稳定性和供电可靠性。

4 结语

综上所述，供电稳定性对于10kV 配电网至关重要，针对供电稳定性采取技术措施，可以有效提高电网设备的利用效率，节约电网资金使用成本，还可以有效提高我国电网的运行可靠性，解决我国电网发生故障的一些重要问题，优化电网网络结构，增加电网供电量。电网进行规划研究工作具有长期性，需根据实际使用情况及时做出一些相应的规划调整，唯有如此才能有效保证电力企业的经营持续健康发展。