環(huán)網(wǎng)式供電綜合自動化系統(tǒng)有關(guān)問題研究

【摘要】通過對10千伏環(huán)網(wǎng)式供配電系統(tǒng)的接線特點(diǎn)描述及采用了綜合自動化系統(tǒng)后主接線的改造方案分析，介紹了環(huán)網(wǎng)供配電系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)和適用情況，給出了采用綜合自動化系統(tǒng)后主接線改造的方法和注意問題，同時也提出了環(huán)網(wǎng)供配電綜合自動化系統(tǒng)還存在待解決的問題。

【關(guān)鍵詞】10千伏供配電系統(tǒng);環(huán)網(wǎng)式;主接線;綜合自動化系統(tǒng)

1.10千伏供配電系統(tǒng)介紹

供配電系統(tǒng)的接線方式涉及到供電的可靠性與運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃正確處理近期與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，并根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)、用電容量、地區(qū)供電條件，合理確定供電方案與接線方式。10千伏供配電系統(tǒng)接線方式有放射式、樹干式與環(huán)網(wǎng)及其組合式等。

1.1 放射式供電

放射式供電是由上一級變配電站引出專用線路向用戶供電，供電可靠性比較高。對于有一級負(fù)荷的用戶，還要求由兩個上一級變配電站引出兩路專用線路供電。地區(qū)供電條件滿足不了要求時，備用供電線路可以采用非專用線路，必要時可由用戶設(shè)置自備電源。

1.2 樹干式供電

（1）樹干式供電是由一路供電線路向多個用戶供電，采用架空線時引向每個用戶時安裝跌落保險或柱上斷路器進(jìn)行保護(hù)。單回路樹干式供電只能用于三級負(fù)荷的用戶。雙回路樹干式供電可用于二級負(fù)荷的用戶。

（2）樹干式供電如果采用電纜，發(fā)生事故后事故查照與處理都比較困難。采用電纜π接箱，沒有保護(hù)措施，電纜一旦發(fā)生事故，停電面積就非常大。

（3）雙回路樹干式供電可靠性可以提高，但比環(huán)網(wǎng)式供電要多一路供電線路，一般較少采用。

1.3 環(huán)網(wǎng)式供電

（1）環(huán)網(wǎng)式供電分為單側(cè)環(huán)網(wǎng)式供電與雙側(cè)環(huán)網(wǎng)式供電兩種。單側(cè)環(huán)網(wǎng)式供電的兩路電源引自上一級同一變電站的兩段母線。一般兩路電源同時供電，由中間斷開開環(huán)運(yùn)行，也可以兩路電源一路供電、一路備用閉環(huán)運(yùn)行。采用高壓熔斷器保護(hù)選擇性很差，采用斷路器加繼電保護(hù)，保護(hù)裝置整定配合比較困難，所以只能用于二、三級負(fù)荷。

（2）雙側(cè)環(huán)網(wǎng)式供電的兩路電源分別引自上一級兩個不同變電站。供電可靠性有所提高，正常運(yùn)行時由一側(cè)電源供電;或兩路電源同時供電，在中間某一處斷開開環(huán)運(yùn)行。為防止并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)加閉鎖。發(fā)生故障要手動切換，一般只能用于二、三級負(fù)荷。

（3）大中型城市在城區(qū)有許多10kV配電所（開閉所）。10kV配電所（開閉所）由兩路電源供電，然后再向周圍用戶供電。如果采用變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)，其保護(hù)與自動化功能結(jié)合環(huán)網(wǎng)式供電的特殊要求進(jìn)行一些改進(jìn)，10kV配電所（開閉所）也可以采用環(huán)網(wǎng)式供電，這樣就有利于城市電纜線路的設(shè)計(jì)與敷設(shè)。

（4）有些城市供電部門不再單獨(dú)設(shè)置10kV配電所（開閉所），而是把10kV配電所（開閉所）設(shè)置在用戶變配電站的配電室，單獨(dú)設(shè)計(jì)一個環(huán)網(wǎng)室，由供電部門投資與管理。這是一個經(jīng)濟(jì)合理的方案，此時10kV配電所（開閉所）采用環(huán)網(wǎng)式供電更為合理。

2.綜合自動化環(huán)網(wǎng)式供配電系統(tǒng)解決方案

2.1 環(huán)網(wǎng)式供電一次系統(tǒng)主接線的改進(jìn)

（1）環(huán)網(wǎng)式供電采用變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)后，環(huán)網(wǎng)式供電一次系統(tǒng)主接線可進(jìn)行改進(jìn)。首先要全部采用斷路器，以便實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘與備用電源自動投入。引到用戶的供電電源引出線也應(yīng)采用斷路器，并加繼電保護(hù)。這樣用戶變配電站電源進(jìn)線可不在安裝斷路器與繼電保護(hù)，以減少繼電保護(hù)配合級數(shù)，有利于繼電保護(hù)的整定，并可節(jié)約投資。用戶變配電站電源進(jìn)線只安裝隔離刀閘，作為停電檢修時的斷開點(diǎn)。由于10kV配電所（開閉所）單獨(dú)設(shè)計(jì)一個環(huán)網(wǎng)室，由供電部門投資與管理;計(jì)量可以安裝在引到用戶的供電電源引出線開關(guān)柜內(nèi)，這樣用戶就不需要設(shè)置高壓計(jì)量。

（2）隨著城市供電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對地電容電流也越來越大。供電電源中性點(diǎn)最好串聯(lián)電阻后直接接地。采用變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)后，發(fā)生單相接地事故直接跳閘。此時按照繼電保護(hù)要求，需要采用三電流互感器;電壓互感器就可以不再采用Y/Y/△（開口三角形）型，采用V/V型能夠提供電能測量電壓就可以了。

（3）如果城市供電網(wǎng)供電電源中性點(diǎn)不允許接地，就需要安裝零序電流互感器，并采用Y/Y/△（開口三角形）型電壓互感器，由變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）裝置，進(jìn)行單相接地事故報(bào)警或跳閘。此時繼電保護(hù)可采用二電流互感器。

2.2 變配電站綜合自動化系統(tǒng)功能的改進(jìn)

（1）用于環(huán)網(wǎng)式供電后變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)應(yīng)增加保護(hù)選擇性連鎖功能。發(fā)生短路事故后及時發(fā)出短路信號，并及時接收和處理短路信號。

（2）如果變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)具有方向保護(hù)功能，環(huán)網(wǎng)式供電繼電保護(hù)的選擇性會得到更大的改善，運(yùn)行方式也可以改變。電力系統(tǒng)變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)的線路保護(hù)裝置具有方向保護(hù)功能，但成本比較高，有些功能也不需要。環(huán)網(wǎng)式供電兩側(cè)電源短路容量不同，以及電纜線路距離不同時，短路電流大小就不同。用于環(huán)網(wǎng)式供電的變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）裝置，可以設(shè)計(jì)兩對短路事故后發(fā)出與接收短路信號，速斷保護(hù)整定值也為兩套。利用不同整定值發(fā)出不同短路信號，就可以判別出方向。

（3）用于環(huán)網(wǎng)式供電的變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)的電源進(jìn)線裝置應(yīng)具有備用電源自投功能，實(shí)現(xiàn)備用電源自投后可以提高環(huán)網(wǎng)式供電的可靠性。

2.3 環(huán)網(wǎng)式供電的單相接地保護(hù)

（1）如果環(huán)網(wǎng)式供電的電源中性點(diǎn)串聯(lián)電阻后接地，發(fā)生單相接地后為對地短路事故，可以按照上述事故分析，來進(jìn)行保護(hù)。

（2）如果環(huán)網(wǎng)式供電的電源中性點(diǎn)不接地，發(fā)生單相接地后為接地故障。故障電流為三相對地不平衡電容電流，大小等于全10kV系統(tǒng)一相對地電容電流總和的三倍，方向改變?yōu)橛删€路流向電源。

（3）在環(huán)網(wǎng)室的出線安裝零序電流互感器，母線安裝Y/Y/△（開口三角形）型電壓互感器后，就可以檢測出發(fā)生單相接地的出線回路。

（4）在環(huán)網(wǎng)室的進(jìn)線處安裝零序電流互感器。當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，由接地故障點(diǎn)到供電電源所有零序電流互感器，都能夠檢測出接地故障電流，所以只需要在一路進(jìn)線安裝零序電流互感器。如果供電電源電纜發(fā)生單相接地故障后，只能夠判斷出單相接地故障點(diǎn)，發(fā)生在所有能夠檢測出接地故障電流的各環(huán)網(wǎng)室之間，此時仍然需要人工拉閘來查找單相接地故障點(diǎn)。這是環(huán)網(wǎng)式供電比較難以解決的一個問題。所以最好改為供電電源中性點(diǎn)串聯(lián)電阻后接地的接地系統(tǒng)。

2.4 環(huán)網(wǎng)式供電的備用電源自投

（1）環(huán)網(wǎng)式供電的備用電源自投與放射式供電的備用電源自投，有著比較大的區(qū)別。采用變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)的電源進(jìn)線裝置具有備用電源自投功能裝置時，其備用電源自投功能需要進(jìn)行改進(jìn)后，才能滿足環(huán)網(wǎng)式供電的備用電源自投的要求。

（2）環(huán)網(wǎng)式供電發(fā)生短路事故后，短路事故點(diǎn)與供電電源之間的最靠近短路事故點(diǎn)的斷路器速斷保護(hù)跳閘，但短路事故點(diǎn)與備用電源之間的斷路器速斷保護(hù)不能夠跳閘。所有斷路器都不設(shè)置失壓跳閘，備用電源自投后，與短路事故點(diǎn)最近的斷路器要進(jìn)行一次速斷保護(hù)跳閘，才能夠保證備用電源自投成功。

3.結(jié)束語

環(huán)網(wǎng)式供電有許多優(yōu)越性，也存在許多具體問題。隨著電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)的功能也在不斷提高。如果變配電站綜合自動化（微機(jī)保護(hù)）系統(tǒng)的功能，能夠根據(jù)環(huán)網(wǎng)式供電的具體要求進(jìn)行改進(jìn)，就可以提高環(huán)網(wǎng)式供電的可靠性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)

[1]任元會.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.10.

[2]GB/T50062-2008.電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]戴慎志.城市基礎(chǔ)設(shè)施工程規(guī)劃手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.2.

[4]湯銘潭.小城鎮(zhèn)市政工程規(guī)劃[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.5.

[5]劉忠恕.供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)分析[J].華東科技，2013（2）.

作者簡介：吳雷（1978—），遼寧錦州人，大學(xué)本科，高級工程師，遼寧省城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院院電氣副總工程師，主要研究方向：城市電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，建筑及市政供配電及自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。