基于柱上开关保护提高配网线路负载能力

摘 要 针对10kV配网线路负载能力受供电半径限制的情况，本文提出利用配网自动化建设时期线路上配置的柱上开关，通过合理加用柱上开关保，优化供电半径，从而提高线路负载能力。

【关键词】负载能力 供电半径 柱上开关保护

1 引言

线路负载能力，即线路允许最大负荷电流，主要受线路线径、电流互感器（CT）一次额定值、供电半径限制。前两者由于是由一次设备限制，仅能通过线路改造或更换电流互感器解决问题。供电半径限制线路负载能力是基于保护的考虑，目前也是通过线路改造解决问题。但是，上述手段要纳入技改项目，周期较长，同时需要停电配合，不能解决当务之急。

供电半径限制负荷本质上是为了满足变电站出线开关保护的要求，一般来说线路供电半径越长，线路末端短路电流就越小，变电站出线开关过电流保护中允许的最大负荷电流就越小。如果我们将变电站出线开关保护范围减小，线路上负载能力自然将得到提升。但是，这又带来一个新的问题：线路末端将无保护运行，这是不被允许的。实际上，在配电网自动化建设过程中，10kV线路中装设多个带有保护功能的柱上开关。受目前公司电网配电自动化设备水平及保护配合限制，这些柱上开关保护功能均在停用状态。如果能够合理的利用这些柱上开关保护，就能解决线路末端无保护运行的问题。

本文考虑合理加用柱上开关的保护功能，减小变电站出线开关供电半径，提升负载能力受供电半径限制的配网线路供电能力。

2 基于柱上开关保护提高线路负载能力的方案

通过加用柱上开关保护，提升配网线路负载能力，需要关注以下几个方面：

（1）线路上有几个柱上开关具备保护功能；

（2）需要加用几个柱上开关的保护功能；

（3）需要加用保护功能的开关位置；

（4）变电站出线开关和线路柱上开关保护如何配合。

针对上述问题，本文提出下面两种方案：

方案1：借鉴配电自动化实现方案，采用顺序重合闸方案。加用配网线路上所有柱上开关的保护。由于使用开关数量较多，保护时间级差不够，传统依靠动作时间方案无法配合。小组采用变电站出线开关和线路柱上开关依靠重合闸时间配合来实现故障隔离和恢复送电。

方案2：僅加用配网线路上一处柱上开关的保护。变电站出线开关和线路柱上开关保护按照阶段式电流整定原则来整定，即根据保护动作电流和动作时间实现配合。

无论方案1和方案2均可实现线路负载能力的提升。方案1由于分段较多，线路故障时停电范围较小，但是其恢复送电时间较长，一般适用于分支线和辐射型线路，不适用于环网线路。方案2可以适用于辐射型线路和手拉手环网线路。考虑到为提高供电可靠性，环网线路是未来发展趋势，本文决定采用方案2。

3 合理加用柱上开关保护

确定方案后，加用何处柱上开关的保护功能是需要考虑的关键问题。为了最大限度提高线路负载能力，如图1所示，我们采用如下方法确定加用保护功能的柱上开关地点：

（1）由线路线径和CT额定值决定线路最大负荷电流；

（2）计算出线开关保护至每个柱上开关时保护允许最大负荷电流；

（3）比较1和2中电流值，选取2中电流值接近且大于1处作为保护加用地点。

确定加用保护的柱上开关位置后，变电站出线开关及柱上开关保护按正常阶段式电流保护原则进行整定，并确保两个开关保护可以按动作电流和动作时间配合。

4 结语

本文将上述方法应用到受供电能力受供电半径限制的10kV王河线。加用柱上开关保护后，将线路最大负荷电流由320A提升至为553A，王河线负荷能力大大提升。在下一步，我们将结合生产实际，继续完善该方法，解决现场实际问题。

参考文献

[1]费圣英.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]陈家斌.变电运行与管理技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

作者简介

聂松松（1986-），男，现为湖北襄阳供电公司调控中心工程师，从事电网继电保护管理工作。

刘波（1983-），男，现为湖北襄阳供电公司调控中心工程师，从事电网继电保护管理工作。

作者单位

湖北襄阳供电公司调控中心 湖北省襄阳市 441000