提高10kV配电网供电可靠性的技术措施

2024-04-27徐伟力

城市建设理论研究（电子版） 2024年12期

关键词：保护装置断路器配电网

徐伟力

国网江西省电力有限公司金溪县供电分公司黄通供电所江西金溪 344800

1 增加可靠性设备选用

1.1 断路器

高可靠性的断路器是提高10kV配电网供电可靠性的关键设备之一。断路器在配电网中主要用于故障电流的切断和保护设备的安全运行，为了提高供电可靠性，需要选用具有高可靠性的断路器，保证其正常工作和故障切除能力。

首先，高可靠性的断路器应具备良好的断开能力。在电网运行过程中，可能会出现各种类型的短路故障，如短路电流突增或持续潮流过载等。因此，断路器需要具备足够的断开能力，能够切断高短路电流，保证供电设备不受到过大电流的损害。

其次，高可靠性的断路器还应具备稳定可靠的动作性能。断路器的动作性能直接关系到其对故障的快速响应能力以及运行的可靠性。因此，在选用断路器时应考虑其机械稳定性、触头接触可靠性和电磁性能等方面的指标，确保其能够稳定准确地切断故障电流。

最后，高可靠性的断路器还需要具备良好的互锁和保护功能。在配电网中，断路器需要与其他设备进行互锁操作，以确保设备的安全运行。同时，断路器还应具备完善的保护功能，能够对电流过载、短路等故障进行及时切除和保护，避免故障扩大。

1.2 隔离开关

隔离开关是一种用于隔离电气设备或电路的开关装置，它能够确保在维护、检修或故障处理时，将电气设备或电路与电源分离，保证工作人员的安全，并能够减少故障的扩大范围。可靠的隔离开关应具备以下几个特点：①良好的隔离性能。隔离开关在断开电流时，应能够保证电气设备与电源之间的绝缘可靠，防止电弧扩散，避免电气设备的损坏；②良好的耐压能力。隔离开关应能够承受额定电压及设备正常工作时的过电压冲击，确保其在工作过程中不会被过电压破坏；③良好的机械性能和耐久性。隔离开关通常需要频繁地进行开关操作，因此应具备良好的机械强度和可靠的操作性能，以确保其长时间的可靠运行。

在选用隔离开关时，还需要根据实际情况考虑其适应性和可操作性。适应性主要包括对环境条件的适应能力，如高温、低温、湿度等；可操作性包括开关的操作方式和便捷性，以及对外部操控信号的接口。此外，还需要考虑隔离开关与其他设备的配合性。隔离开关通常会与断路器、保护装置等设备配合使用，因此需要确保其接口和信号传递的兼容性，以实现整个配电系统的协调运行[1]。

1.3 保护装置

在选用可靠的保护装置时，需要考虑以下几个方面：

首先是保护装置的类型。根据不同的故障类型，可以选用不同类型的保护装置，如差动保护、过电压保护、过流保护等。这些保护装置能够快速准确地判断故障类型，并迅速切除故障区域，保证供电的可靠性。

其次是保护装置的可靠性。保护装置的可靠性直接影响着供电可靠性。选用可靠的保护装置可以减少误动作的概率，提高故障切除的准确性。同时，应选择具有高抗干扰能力和可靠的工作性能的保护装置，以应对各种复杂的电网工况。

此外，保护装置的配置也需要考虑。在10kV配电网中，应合理配置保护装置，将其分布在关键位置，以实现对整个电网的保护。保护装置的配置应满足电网的需求，同时应考虑成本和实用性。通过合理配置保护装置，可以提高对故障的检测和定位能力，进一步提高供电可靠性。

为确保保护装置的可靠性，还需要进行装置的定期检测和维护。定期检测可以及时发现和排除保护装置的故障和隐患，确保其正常工作。同时，应建立健全的维护管理制度，加强保护装置的维护保养，延长其使用寿命。

针对逐级配置核对问题，可以从配置的准确性和一致性两个方面入手：配置的准确性是指保护装置所需参数和设置值是否与实际情况相符，而一致性则强调保护装置之间的协调性，避免配置上的冲突或重复。可以通过对配置文件的核对和比对，以及对配电网实际情况的调查和检测来实现逐级配置核对的目的。

对于防越级跳闸问题，可以采取多种策略来解决：一方面，可以针对不同情况进行差动保护的设置，以减少误动作的发生；另一方面，可以利用现代通信技术，实现保护装置之间的信息交换与共享，从而提高保护系统的整体性能；同时，还可以采用灵活的配置策略，确保保护装置的动作范围和设定值的合理性，以应对不同故障情况时的动作要求。

1.4 防雷技术

在现代社会，电力供应的稳定性对于各行各业的正常运行至关重要。然而，雷电是一种常见的自然灾害，经常导致电网设备的损坏和供电中断，给社会生产生活带来巨大的损失，做好10kV配电网防雷具有重要意义。一方面，通过对现有的10kV配电网雷电防护设备的研究和改进，可以减少雷电引起的事故和故障，提高电网的可靠性和稳定性。另一方面，研发新型的一体化防雷设备和技术，可以为电网的建设和运维提供技术支持，提高电力供应的安全性和可持续性。10kV配电网防雷需要从多个方面考虑：首先，需要分析电网的雷电环境和雷电特性，包括雷电的频率、强度和分布规律等。基于这些分析结果，可以确定适合10kV配电网的防雷设备和技术，包括避雷针、避雷网、避雷器等。同时，还可以结合现代传感器和监测系统，实现对电网的实时监测和预警，及时发现并处理雷电引起的故障和隐患。

2 优化配电网结构与拓扑

2.1 优化网架结构

随着社会经济的发展和用电负荷的增加，传统的网架结构可能存在着供电能力不足、电压波动大等问题，容易引发电力系统故障。因此，通过优化网架结构，可以有效提高供电可靠性。首先，优化网架结构需要考虑配电变电站的合理布置。合理的变电站布置可以使得电力供应更加均衡和稳定。在选择变电站的位置时，需要考虑到供电范围、负荷分布和用电负荷增长预测等因素。通过科学合理地布置变电站，可以减少供电半径，降低线路损耗，提高供电质量。其次，优化网架结构还需要考虑线路的合理规划。传统的线路规划可能存在着线路长度过长、线路绕行复杂等问题，容易造成电力供应的不稳定。因此，可以通过合理规划来减少线路长度，提高电力供应效率。在选择线路路径时，需要考虑到地理条件、土地利用和环境保护等因素，尽量避免线路经过人口密集地区和敏感环境[2]。此外，优化网架结构还需要考虑电源的合理配置。合理配置电源可以提高供电可靠性。电源的合理配置需要考虑到电源的容量、类型和可靠性等因素。应以保证供电可靠性为前提，在供电网的关键位置设置备用电源，以应对可能发生的故障。不仅如此，还可以利用可再生能源和储能技术等新能源技术来提高电源的可靠性和可持续性。

2.2 优化供电方式

传统的供电方式是单源供电，即只有一个供电源接入配电网，一旦供电源发生故障，整个配电网将会断电。为了增强供电可靠性，可以采取多源供电方式。多源供电方式是指通过多个供电源接入配电网，实现供电源的互备和互联，当某个供电源发生故障时，其他供电源可以自动接替，确保配电网的持续供电。多源供电方式不仅能够提高供电可靠性，还能够提高供电质量，减少供电中断对用户的影响。在优化供电方式的过程中，需要考虑以下几个方面：①供电源选择：多源供电方式需要选择可靠的供电源。供电源可以包括不同的电力系统，如电力公司、独立电源和可再生能源等。选择供电源时需考虑其供电可靠性、供电能力、运行稳定性等因素。②供电源接入方案：多源供电方式需要确定供电源的接入方案。不同的供电源接入方案对供电可靠性和供电质量有着不同的影响。合理的供电源接入方案可以最大程度地减少供电中断的可能性。③路由选择：多源供电方式需要合理选择供电路由。供电路由的选择应考虑供电线路的负载平衡、供电线路的安全性和可靠性等因素。合理的供电路由可以提高供电可靠性，减少供电线路故障的可能性。

2.3 优化电缆布置

电缆作为配电网中传输电能的重要组成部分，其布置合理与否直接影响着供电可靠性。因此，通过优化电缆布置可以有效减少供电故障的发生，并提高配电网的供电可靠性。首先，优化电缆布置需要合理选择电缆的敷设路径。在选择敷设路径时，需要考虑环境因素、用电负荷及运行方式等多个方面因素，以确保电缆的安全稳定运行。例如，在高温、潮湿或多尘等特殊环境下，应尽量避免电缆敷设在地面上，而应采用架空敷设方式。同时，在电缆敷设路径中应避免与其他设备或管线交叉，以减少因外界因素对电缆的干扰。其次，为了提高电缆布置的可靠性，需要保证电缆的适当保护。在电缆敷设过程中，应选择适当的电缆保护装置，如电缆保护管、电缆盘等，以保护电缆不受机械损伤或外界因素的影响。此外，还应合理设置电缆接地装置，以确保电缆接地良好，避免引起电缆局部放电或漏电等问题。最后，优化电缆布置还需要考虑电缆的敷设方式。常见的敷设方式包括直埋敷设、管道敷设（见图1）和架空敷设等。在选择敷设方式时，需要根据实际情况综合考虑各个因素，如经济性、施工便利性和维护管理等。例如，在城市密集地区，由于空间有限，可以采用管道敷设方式，以减少对地面使用的占用。

图1 城市电网管道敷设

3 提高故障检测与定位能力

3.1 使用智能监测设备

随着科技的不断发展，智能监测设备在提高10kV配电网供电可靠性方面扮演着越来越重要的角色。使用智能监测设备可以实时监测电网的运行情况，并及时发现潜在的故障风险，从而提高故障检测和定位的能力，智能监测设备包括智能传感器、智能仪表和智能监控系统等。

智能传感器能够实时感知电网的电压、电流、频率等参数，并将数据传输到智能监控系统中进行分析和处理。这些传感器具有高精度、高可靠性和快速响应的特点，能够准确地检测电网中的异常情况。

智能仪表可以实时监测电网设备的运行状态，包括断路器、隔离开关和保护装置等。通过与智能监控系统的连接，智能仪表可以及时向操作人员提供设备的运行情况和故障报警信息，使得故障可以快速定位和处理，从而减少停电时间和影响范围。

智能监控系统（图2为某智能供配电网智能监测系统示意图）是整个智能监测设备系统的核心，它能够集中管理和分析来自传感器和仪表的数据，通过数据挖掘和故障诊断算法，提供准确可靠的故障诊断结果和定位建议。智能监控系统还可以与配网运维管理系统进行集成，实现对配电网的全面监控和管理。

图2 智能供配电网智能监测系统示意图

使用智能监测设备可以大大提高10kV配电网供电可靠性。首先，它能够实时监测电网运行状态，及时发现潜在的故障风险，防止故障扩大和蔓延。其次，智能监测设备能够提供准确的故障诊断结果和定位建议，使得故障可以迅速定位和处理，减少停电时间和对用户的影响。此外，智能监测设备还可以对配电设备进行远程监控和管理，提高配电网的运行效率和管理水平。

3.2 配置故障指示器

故障指示器是一种用于检测、指示和定位故障的设备，可以快速准确地帮助运维人员识别故障位置，并采取相应的维修措施。配置故障指示器可以提高对故障的检测与定位能力，从而减少故障的持续时间和对用户的影响，并提升配电网的供电可靠性。

首先，配置故障指示器可以提供实时的故障信息。故障指示器能够监测电网中的电流、电压、温度等参数，一旦检测到异常情况，就会立即发出信号进行报警。运维人员可以通过这些报警信息及时了解故障发生的位置和类型，以便快速做出反应。通过故障指示器提供的实时信息，运维人员可以迅速定位故障点，缩短故障处理的响应时间，提高配电网的故障处理效率。

其次，配置故障指示器还可以提供故障定位的准确性。故障指示器可以根据故障的特征，通过计算和分析，准确确定故障的位置。一些先进的故障指示器还可以利用无线通信技术将故障信息传输到监控系统，实现远程监控和管理。通过故障指示器的精确定位功能，运维人员可以迅速找到故障点，避免了在大范围内寻找故障的盲目性，提高了故障处理的准确性和效率。

此外，配置故障指示器还可以提供故障的诊断能力。故障指示器可以根据故障信号分析故障的原因和性质，帮助运维人员判断故障的严重程度和对供电系统的影响。通过故障指示器的诊断功能，运维人员可以更好地了解故障的情况，并制定合理的维修方案。通过提前了解故障的性质，可以避免因错误的维修措施而引起的二次故障，提高故障处理的效果。

3.3 引入故障定位技术

故障定位技术可以帮助快速准确地定位故障点，缩短故障处理时间，提高供电可靠性，在引入故障定位技术方面，可以采用以下几种方法：①线路故障定位技术：通过在配电线路上安装故障定位装置，可以实时监测线路上的电流和电压波形，通过分析波形变化来判断故障的位置。例如，使用高频电流变比法可以在故障发生时快速准确地定位故障点。这种方法不仅能够提高故障定位的准确性，还可以提高故障定位的速度。②开关设备故障定位技术：通过在开关设备上安装故障定位装置，可以实时监测开关设备的状态和信号。当开关设备发生故障时，可以通过分析信号变化来定位故障点。例如，使用电磁射频法可以在开关设备发生故障时迅速定位故障点。这种方法可以快速准确地定位开关设备故障，提高故障处理的效率。