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10KV環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)研究及應(yīng)用
10KV環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)研究及應(yīng)用
隨著城市建設(shè)的發(fā)展,，用戶(hù)對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，這就給原有配電設(shè)備的質(zhì)量和配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了更高的要求,，而我國(guó)原有10 kV配電網(wǎng)大部分采用放射形供電，這種供電方式弊病較多，一旦某處發(fā)生故障,，就會(huì)造成整條線路的大面積停電，且停電時(shí)間較長(zhǎng),，可靠性差,，為改變這種狀況，辦法是近期采用環(huán)網(wǎng)接線,，最終可采用網(wǎng)格式接線,，正常時(shí)開(kāi)環(huán)運(yùn)行，這樣的接線方式有一個(gè)以上電源向用戶(hù)供電,，從而大大提高了配網(wǎng)供電可靠性,。
原能源電［1990］644號(hào)《關(guān)于加強(qiáng)城市中、低壓配網(wǎng)改造的若干意見(jiàn)》指出：“架空配電網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),，開(kāi)環(huán)運(yùn)行,，為縮小架空配電線路檢修和事故時(shí)的停電范圍,，應(yīng)裝設(shè)分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)，一般主干線分2～3段,，裝分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)1～2臺(tái),，較大的支線也應(yīng)裝斷路開(kāi)關(guān)，架空配電線路之間裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān),，以實(shí)現(xiàn)配電線路的互倒互帶,，提高運(yùn)行的靈活性”。原能源電［1993］228號(hào)《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》4.4.8：“高壓配電變電所之間的中壓電網(wǎng)應(yīng)有足夠的聯(lián)絡(luò)容量,，正常時(shí)開(kāi)環(huán)運(yùn)行,，異常時(shí)能轉(zhuǎn)移負(fù)荷”。
幾年來(lái),，國(guó)內(nèi)在配網(wǎng)自動(dòng)化方面做了大量的研究工作,，例如在自動(dòng)化設(shè)備方面，先后從日本,、英,、美引進(jìn)了DM系列自動(dòng)開(kāi)關(guān)，ERS型電子控制重合器和KFE系列重合器等,，以上引進(jìn)的各種設(shè)備在我國(guó)配電網(wǎng)中應(yīng)用,，取得了不少運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但國(guó)外自動(dòng)化程度較高的產(chǎn)品,，并不一定適應(yīng)我國(guó)配電網(wǎng)特點(diǎn),，為此在制造部門(mén)和供電部門(mén)的共同努力下，陸續(xù)開(kāi)發(fā)出國(guó)產(chǎn)自動(dòng)重合器,、分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)及環(huán)網(wǎng)負(fù)荷開(kāi)關(guān),。目前由電力科學(xué)研究院引進(jìn)英國(guó)ESR控制器研制的分布式自動(dòng)重合器、FDKW型跌落式分?jǐn)嗥?；鄭州凱特公司引進(jìn)日本控制器研制的重合器,、分?jǐn)嗥鳎黄巾斏介_(kāi)關(guān)廠引進(jìn)研制的美國(guó)COOPER公司KFE型重合器,。配電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備是機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品,，這些設(shè)備具有高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的基本性能，同時(shí)又滿(mǎn)足智能化要求,，這些產(chǎn)品的研制,，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展，并通過(guò)不斷總結(jié)逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,。
配電網(wǎng)自動(dòng)化方案方面,，還需要做大量的研究工作。近年來(lái),，單電源放射形配電線路使用重合器,、分?jǐn)嗥髋浜系姆桨敢演^成熟,；雙電源環(huán)網(wǎng)每條線路分2段和3段組重合器方案運(yùn)行也還算可靠，保護(hù)配合也能滿(mǎn)足,；如果雙電源環(huán)網(wǎng)每條線路分3段的5組重合器供電方案,，供電可靠性會(huì)更高，應(yīng)該是更好的配網(wǎng)分段結(jié)構(gòu),，但該方案設(shè)備間的保護(hù)整定十分困難,，很難達(dá)到*效果。無(wú)論是每條線路分2段或3段,，任一段發(fā)生故障后,，開(kāi)環(huán)運(yùn)行的主供電源側(cè)和另一電源側(cè)向故障點(diǎn)多次短路沖擊問(wèn)題，一直未能很好地解決,。本文提出了解決這些問(wèn)題的方法,。
二,、雙電源5重合器供電方案
該供電方案的線路分段及故障分析圖如圖1所示,。它的C1～C5均為SF6重合器，符合SD317-89和JB7570-94標(biāo)準(zhǔn),；安裝地點(diǎn)為線路桿上臺(tái)架,；額定電壓10 kV；額定電流630 A,，短路開(kāi)斷電流為12.51 A,；TA變比為400/5；遙合,、遙跳,、遙測(cè)、遙信,；故障自動(dòng)閉鎖時(shí)間整定：(合閘成功檢測(cè)時(shí)間)Y≤20 s,。動(dòng)作特性和安秒曲線：(1)C1、C3重合器和變電站斷路器配合,，重合器斷開(kāi)時(shí)間要求比變電站斷路器無(wú)電流間隙時(shí)間0.25～0.8 s小,，δ選0.2 s；(2)C2,、C4,、C5重合器符合要求。自動(dòng)重合時(shí)間整定：(1)C1,、C3重合器和變電站三相一次自動(dòng)重合閘配合,，重合器合閘時(shí)間要求比變電站三相一次自動(dòng)重合閘準(zhǔn)備好下一次動(dòng)作的復(fù)歸時(shí)間15～25 s大，X=30 s(從系統(tǒng)有電且重合器在斷開(kāi)位置開(kāi)始計(jì)時(shí)),；(2)C2,、C4重合器X=30 s(從系統(tǒng)有電且重合器在斷開(kāi)位置開(kāi)始計(jì)時(shí)),；(3)C5重合器X=120 s(從系統(tǒng)任一側(cè)失電且重合器在斷開(kāi)位置開(kāi)始計(jì)時(shí))。瞬時(shí)故障自動(dòng)復(fù)位時(shí)間整定：(1)C1,、C3重合器和單相接地故障接線方式配合,，依次斷開(kāi)線路選線方式，Z=20 s,；(2)C2,、C4、C5重合器Z=20 s,。動(dòng)作行為：(1)C1,、C3重合器單側(cè)電源，單側(cè)TV,，正常運(yùn)行在合閘狀態(tài),，過(guò)流快速跳閘，失壓自動(dòng)快速跳閘,，檢測(cè)TV有電后經(jīng)整定時(shí)間X判C5在斷開(kāi)位置自動(dòng)合閘,，合閘成功檢測(cè)時(shí)間Y開(kāi)始計(jì)時(shí)，在Y時(shí)限內(nèi)過(guò)流或失壓重合器快速跳閘并自動(dòng)合閘閉鎖,；(2)C2,、C4重合器單側(cè)電源，雙側(cè)TV,，正常運(yùn)行在合閘狀態(tài),，過(guò)流快速跳閘，失壓自動(dòng)快速跳閘,，檢測(cè)兩側(cè)TV,，任一側(cè)有電后經(jīng)整定時(shí)間X自動(dòng)合閘(附加條件：C1在斷開(kāi)位置且TV11有電，C2不能合閘,；C3在斷開(kāi)位置且TV31有電,，C4不能合閘)，合閘成功檢測(cè)時(shí)間Y開(kāi)始計(jì)時(shí),，在Y時(shí)限內(nèi)過(guò)流或失壓重合器快速跳閘并自動(dòng)合閘閉鎖,；(3)C5重合器雙側(cè)電源，雙側(cè)TV,，正常運(yùn)行在斷開(kāi)狀態(tài),，檢測(cè)兩側(cè)TV，任一側(cè)失電后經(jīng)整定時(shí)間X自動(dòng)合閘(附加條件：C1,、C3同時(shí)在合閘位置時(shí),，C5不能合閘)，合閘成功檢測(cè)時(shí)間Y開(kāi)始計(jì)時(shí),，在Y時(shí)限內(nèi),，過(guò)流或失壓,，重合器快速跳閘并自動(dòng)合閘閉鎖；在Y時(shí)限外,，過(guò)流或失壓,，重合器快速跳閘。
三,、故障分析及運(yùn)行
1,、正常運(yùn)行
見(jiàn)圖1，變電站開(kāi)關(guān)龐67,、鄭58在合閘狀態(tài),，線路分段重合器C1、C2,、C3,、C4在合閘狀態(tài)，線路聯(lián)絡(luò)重合器C5在斷開(kāi)狀態(tài),，2條線路組成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),、開(kāi)環(huán)運(yùn)行，跳合閘可就地操作和遠(yuǎn)方控制,。
圖1 線路分段及故障分析
2,、瞬時(shí)故障
當(dāng)D1(D2、D3)點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)短路故障時(shí),，變電站開(kāi)關(guān)龐67跳閘，瞬時(shí)故障消失,，失電后C1,、C2自動(dòng)跳閘，經(jīng)過(guò)0.8 s,，龐67重合成功,，第30 s時(shí)，C1重合成功,，第60 s時(shí),，C2重合成功，線路恢復(fù)原方式運(yùn)行,。
3,、性故障
當(dāng)D1點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，變電站開(kāi)關(guān)龐67跳閘,，失電后C1,、C2自動(dòng)跳閘，經(jīng)過(guò)0.8 s,，龐67重合不成功跳閘,，第120 s時(shí),，C5重合成功，第150 s時(shí),，C2重合成功,。線路故障段D1被隔離。
同理,，當(dāng)其它點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí),，線路故障段相應(yīng)被隔離。
4,、運(yùn)行操作
（1）單相接地故障操作
當(dāng)單相接地故障信號(hào)在變電站發(fā)生后,，變電站值班人員可采用短時(shí)斷開(kāi)該線路的方法選線及選段，如有必要也可以隔離故障段,；其操作如下：(1)斷開(kāi)變電站開(kāi)關(guān)龐67(鄭58),，若單相接地故障未消失，判斷為不是該線路單相接地,，應(yīng)在30 s內(nèi)合上龐67(鄭58),，該系統(tǒng)將在60 s內(nèi)自動(dòng)完成原運(yùn)行方式的恢復(fù)；(2)斷開(kāi)變電站開(kāi)關(guān)龐67(鄭58),，若單相接地故障消失,，判斷為該線路單相接地，應(yīng)在30 s內(nèi)合上龐67(鄭58),，并對(duì)單相接地故障信號(hào)進(jìn)行觀察,，如合閘后立即有單相接地故障信號(hào)，為D1段單相接地,，如合閘后30 s有單相接地故障信號(hào),，為D2段單相接地，如合閘后60 s有單相接地故障信號(hào),，為D3段單相接地,。該操作完成后原運(yùn)行方式已恢復(fù)，線路帶單相接地故障運(yùn)行,。
也可按要求將單相接地故障段隔離,，其它線路段繼續(xù)運(yùn)行，操作略,。
（2）檢修操作
檢修線路故障或重合器時(shí),，必須把重合器選擇開(kāi)關(guān)置手動(dòng)位置，斷開(kāi)重合器,，然后斷開(kāi)操作電源及線路刀閘,，并按安規(guī)要求做好安全措施，方可工作。
當(dāng)重合器需要手動(dòng)分,、合閘操作時(shí),，必須把重合器選擇開(kāi)關(guān)置手動(dòng)位置，方可分,、合閘,。
當(dāng)線路檢修完工時(shí)，應(yīng)將C5重合器手動(dòng)分閘,，待其它重合器合閘后,，才能將C5重合器選擇開(kāi)關(guān)置自動(dòng)位置，以恢復(fù)其正常運(yùn)行方式,。
四,、運(yùn)行效果分析
該系統(tǒng)于1998年第2期25日安裝于龐鄭聯(lián)線上運(yùn)行至今，系統(tǒng)曾發(fā)生3次故障和1次預(yù)試操作,，重合器均正確動(dòng)作,。情況如下：
1、3月22日,，龐67發(fā)生單相接地,，經(jīng)過(guò)單相接地選段，為龐鄭聯(lián)線D2段,，即C1和C2重合器之間,。經(jīng)帶電巡線，10 min內(nèi)就發(fā)現(xiàn)并處理完接地點(diǎn),，避免了原傳統(tǒng)作法全線巡線,。
2、4月20日,，鄭家山變電站故障,，鄭58跳閘，重合器動(dòng)作正確,，鄭58線路負(fù)荷自動(dòng)倒由龐67供電。
3,、5月22日,，龐公變電站預(yù)防性試驗(yàn)，龐67開(kāi)關(guān)停電8 h,，預(yù)試前操作將龐67負(fù)荷倒鄭58供電,，故未對(duì)線路進(jìn)行停電。
4,、6月7日,，龐鄭聯(lián)線D1段用戶(hù)故障，龐67速斷跳閘，重合器動(dòng)作正確,，故障隔離在D1段,，D2、D3段自動(dòng)從鄭58送電,。
通過(guò)以上分析,，由于故障自動(dòng)隔離在故障段，5臺(tái)重合器和開(kāi)關(guān)狀態(tài)已遠(yuǎn)傳至調(diào)度室,，其故障發(fā)現(xiàn)速度和處理比原來(lái)提高3倍以上,，故障停電用戶(hù)范圍也縮小了3倍，用戶(hù)供電可靠性得到較大的提高,，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的考核,，供電可靠率達(dá)到99.98%以上。如果不是環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),，分段運(yùn)行,，上述系統(tǒng)的3次故障和1次變電站預(yù)防性試驗(yàn)，其同期的供電可靠率將低于99.50%,。
五,、結(jié)束語(yǔ)
該方案經(jīng)過(guò)1a試運(yùn)行后，計(jì)劃在襄樊市城網(wǎng)大面積推廣,，市區(qū)內(nèi)10kV配電線路117條,，500多km，每條線路組成雙環(huán)網(wǎng),，環(huán)網(wǎng)間組成網(wǎng)絡(luò)式供電結(jié)構(gòu),，安裝環(huán)網(wǎng)重合器300臺(tái)，分支線路安裝分?jǐn)嗥?00臺(tái),，每臺(tái)重合器的RTU通過(guò)無(wú)線電臺(tái)和主站基地臺(tái)聯(lián)系,，基地臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)終端電臺(tái)之間通信采用異頻雙工，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的Polling方式通信,，基地電臺(tái)和SCADA/DMS系統(tǒng)接口,，SCADA/DMS通過(guò)下行通道向各RTU發(fā)送合閘附加條件，各重合器根據(jù)系統(tǒng)重合器動(dòng)作情況,，即SCADA/DMS發(fā)來(lái)的附加條件自動(dòng)運(yùn)行,，單相接地可通過(guò)SCADA/DMS選擇判斷。