提高10 kV 配網(wǎng)供電可靠性策略

李紅武

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局，云南 迪慶 674400)

1 提高配網(wǎng)供電可靠性策略

1.1 一次系統(tǒng)

設(shè)備故障多集中在跌落熔斷器或臺變高壓計量裝置燒毀、瓷瓶閃絡(luò)、絕緣子或避雷器擊穿等，這些設(shè)備應(yīng)該列為重點(diǎn)巡維對象。另一方面，配網(wǎng)屬于小電流接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障后非故障相對地電壓上升為線電壓(即上升倍)，易發(fā)生兩類故障。對不同時段、不同電網(wǎng)運(yùn)行方式下開展針對性的線路巡維，做好配網(wǎng)線路危害辨識與風(fēng)險評估，由風(fēng)險值大小區(qū)別巡維重點(diǎn)。

1.2 系統(tǒng)的規(guī)劃改造

配網(wǎng)的規(guī)劃改造需要考慮網(wǎng)架基礎(chǔ)、地域和負(fù)荷特征、電源和負(fù)荷發(fā)展前景、上下級電網(wǎng)的協(xié)調(diào)等等，每一項(xiàng)改造都應(yīng)該是在規(guī)劃大目標(biāo)框架下的優(yōu)化。

文獻(xiàn)［1］指出了將架空線路與電纜線路接線模式區(qū)別對待的規(guī)劃誤區(qū)，對城市配網(wǎng)各種接線方式的優(yōu)劣進(jìn)行了比較;文獻(xiàn)［2］對配網(wǎng)不同接線模式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性和可靠性分析;文獻(xiàn)［3］介紹了較為成熟的“手拉手”開閉所、花瓣形配網(wǎng)的模型。適合自身發(fā)展的配網(wǎng)規(guī)劃才是合理有效的。

我國配網(wǎng)架空線路的接線模式如圖1。由于連接開關(guān)種類的不同，架空線路與電纜接線模式被區(qū)別對待，但從線路異常停運(yùn)后轉(zhuǎn)供可靠性上考慮，其實(shí)質(zhì)是一樣的:架空線和電纜的輻射式接線為單一電源供電、架空線手拉手式和電纜環(huán)式滿足N－1 供電要求，架空線多分段多聯(lián)絡(luò)或電纜N 供一備滿足N－2 及以上供電要求。這里只以架空線模型為例。

根據(jù)具體的城市特點(diǎn)進(jìn)行配網(wǎng)規(guī)劃，比如迪慶地區(qū)配網(wǎng)接線模式主要是單輻射式，少量線路成單環(huán)運(yùn)行;地形以山地阻隔呈條帶形分布;負(fù)荷密度目前較低，預(yù)計中長期發(fā)展速度快總量不大;地區(qū)水電電源點(diǎn)多、分布廣。配網(wǎng)規(guī)劃短期內(nèi)應(yīng)充分利用好水電電源，在輻射式線路后段利用水電支撐，構(gòu)成手拉手或是手拉手式開閉所接線，這種接線也比較適合條形分布的負(fù)荷;長期規(guī)劃在條帶上增加變電站站點(diǎn)及線路建設(shè)形成多分段多聯(lián)絡(luò)或是n 供一備的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

圖1 我國10 kV 配網(wǎng)架空線路主要接線模式

1.3 二次系統(tǒng)

保護(hù)控制系統(tǒng)的建立與運(yùn)行效果，對電網(wǎng)正常運(yùn)行時的監(jiān)視控制，異?；蚬收锨闆r下的隔離復(fù)電，極端情況下的維持電網(wǎng)穩(wěn)定意義重大。配網(wǎng)相對于主網(wǎng)而言，線路多T 接、一致性差，保護(hù)控制裝置落后甚至缺乏，導(dǎo)致了傳統(tǒng)的配網(wǎng)保護(hù)控制存在諸多矛盾制約，文獻(xiàn)［4］、［5］為解決這些問題做了展望，即通過廣域控制保護(hù)系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)分布式電源并網(wǎng)控制、廣域保護(hù)、故障快速隔離和恢復(fù)供電、小電流接地故障自愈等，這是二次系統(tǒng)發(fā)展的方向。

1)配置策略:配網(wǎng)目前的保護(hù)控制策略偏向于僅利用單端(即保護(hù)安裝處)的信息實(shí)現(xiàn)的就地控制模式，通常配置電流速斷(Ⅰ段)、限時電流速斷(Ⅱ段)、過電流(Ⅲ段)的階段式電流保護(hù)，并輔以三相一次重合閘。這種策略利用的信息量有限，且階段式保護(hù)的延時大大制約了就地控制及時、迅速的優(yōu)勢。鑒于此，一方面可以在階段式電流保護(hù)的基礎(chǔ)上增加新的保護(hù)和元件進(jìn)行改善，比如反時限過流保護(hù)和負(fù)序、低壓元件的靈活運(yùn)用;另一方面可以將主網(wǎng)運(yùn)用成熟的集中控制模式推廣到配網(wǎng)，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)全局信息作出控制策略(比如區(qū)域穩(wěn)控策略)，保護(hù)上則不僅限于單端或單一故障信息，比如差動保護(hù)、阻抗(距離)保護(hù)。

2)整定策略:具體整定原則參考文獻(xiàn)［5］，整定計算前做好充足的資料準(zhǔn)備，按實(shí)際情況靈活應(yīng)用整定，通過保護(hù)的校核和運(yùn)行實(shí)際效果不斷完善。

2 典型問題

2.1 勵磁涌流

勵磁涌流是在空投變壓器時，鐵芯飽和、勵磁電流急劇增大的結(jié)果，最大涌流可以達(dá)到變壓器額定電流的6～8 倍，必須考慮保護(hù)如何躲過勵磁涌流。限制勵磁涌流的方法在高電壓電網(wǎng)中可以應(yīng)用于每臺變壓器，以二次諧波制動加上小波分析來鑒別涌流，通過變壓器同步投入技術(shù)來限制涌流的方法最為完善。但是該方法應(yīng)用于配網(wǎng)，因配電變壓器容量小、數(shù)量巨大而不經(jīng)濟(jì)適用，此時可以利用涌流的另一個特點(diǎn)，即涌流衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度相關(guān):飽和越深，電抗越小，衰減越快，配電變壓器的電抗本也不大，在涌流形成后的短時間內(nèi)就衰減完了。另一方面，勵磁涌流作為暫態(tài)分量隨時間常數(shù)衰減，配網(wǎng)線路并聯(lián)的配電變壓器過多(R 變小)，容易造成涌流幅值和持續(xù)時間達(dá)到電流定值較小的Ⅱ、Ⅲ段范圍而誤動，即使此時涌流幅值并未達(dá)到電流速斷定值。

推薦方法是在變電站10 kV 出線斷路器上串一個合閘電阻，合閘后自動短路切除(這種方式可以極大的防止后備保護(hù)誤動)，再加上0.1～0.2s 的延遲(主要針對電流速斷誤動)，這樣配網(wǎng)線路就能可靠地躲過勵磁涌流了。

2.2 防TA 飽和

由于配網(wǎng)線路多處于電網(wǎng)末端，遠(yuǎn)離電源點(diǎn)，系統(tǒng)歸算阻抗較大，照理來說是很少會發(fā)生TA飽和問題的。但隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)歸算到10 kV 母線的阻抗越來越小，10 kV 系統(tǒng)短路電流越來越大，此時配網(wǎng)中那些變比較小的TA 就容易飽和;另一方面，短路電流中的大量非周期分量也會加速TA 飽和。

TA 飽和后會使線路保護(hù)接收的二次電流變小或接近零，從而引起保護(hù)拒動，需要保護(hù)越級動作才能切除故障，擴(kuò)大了停電范圍甚至引起設(shè)備損壞。

要避免TA 飽和，一是應(yīng)增大TA 變比，要考慮線路短路時TA 飽和問題和電網(wǎng)的發(fā)展，一般配網(wǎng)線路保護(hù)TA 變比不應(yīng)小于300/5;二是要減少TA 二次負(fù)載阻抗，盡量縮短二次電纜長度并增加線徑，避免保護(hù)和計量共用TA 等。

2.3 保護(hù)間配合

變壓器10 kV 側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)作為出線的遠(yuǎn)后備保護(hù)，對相間故障存在靈敏度不足的問題，即使將復(fù)壓閉鎖功能退出成為純粹的過流保護(hù)也不能解決。主網(wǎng)是應(yīng)用阻抗保護(hù)來解決這一問題，配網(wǎng)同樣由于變壓器數(shù)量眾多而不經(jīng)濟(jì)?？紤]在保護(hù)中增加一個負(fù)序元件和低壓元件，構(gòu)成低壓閉鎖負(fù)序電流保護(hù)作為復(fù)壓閉鎖保護(hù)的補(bǔ)充;三相故障靈敏性問題則可以通過對正序分量進(jìn)行補(bǔ)償解決。

10 kV 母線沒有母線差動保護(hù)，出于快速切除近區(qū)故障的考慮，10 kV 側(cè)線路后備保護(hù)延時被壓縮(通常至0.3 秒)。帶來的問題是出線與線路分段(環(huán)網(wǎng)柜)斷路器保護(hù)難以通過延時實(shí)現(xiàn)故障選擇性配合。此時可以在原有保護(hù)基礎(chǔ)上，考慮相間過流、反時限過流、負(fù)序過流為補(bǔ)充，只要階段間短路值存在一定的陡度即可。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對配網(wǎng)科學(xué)運(yùn)維、系統(tǒng)規(guī)劃，逐步建立堅強(qiáng)的一次網(wǎng)架。同時配套保護(hù)控制策略的完善升級，重點(diǎn)關(guān)注策略的合理配置、整定計算的靈活、運(yùn)行的實(shí)效以及特殊問題的分析解決，構(gòu)筑可靠的配網(wǎng)保護(hù)控制防線，一、二次系統(tǒng)配合提高配網(wǎng)供電可靠性。提升策略既考慮了對一、二次系統(tǒng)發(fā)展方向性展望，也有短期內(nèi)從經(jīng)濟(jì)、實(shí)效性考慮的完善，注重了策略的系統(tǒng)發(fā)展性。

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