變電站10kV配網(wǎng)建設(shè)探討

【摘? 要】優(yōu)秀的變電站配網(wǎng)建設(shè)方案，能提高電網(wǎng)的供電可靠性，減少電網(wǎng)設(shè)備維護(hù)和管理工作量，創(chuàng)造更安全的檢修環(huán)境，并能使擴(kuò)建更方便。本文根據(jù)深圳供電局變電站10kV配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行及擴(kuò)建技改經(jīng)驗(yàn)，探討分段隔離柜、主變變低隔離柜配置和兩主變、四主變變電站10kV配網(wǎng)建設(shè)方案以及10kV接地變、站用變建設(shè)方案，探索供電更可靠、檢修更安全、擴(kuò)建更容易、設(shè)備更精簡的10kV配網(wǎng)建設(shè)方案。

【關(guān)鍵詞】隔離小車柜配置;#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建方案;兩主變變電站配網(wǎng)建設(shè)方案;接地變配置方案;安全可靠;設(shè)備精簡;擴(kuò)建方便

Summary：excellent distribution network substation building program to improve power grid reliability，reduce network maintenance and management of workload，to create a more secure repair environment，and can expand more easily.Based on the Shenzhen Power Supply Bureau substation 10kV distribution network equipment，operation and expansion of experience in technical innovation，design sub-cabinet isolation，low isolation transformer and the two main transformer cabinet configuration，the four main transformer substation 10kV and 10kV distribution network building programs grounding transformer，change of station building program to explore the power supply more reliable，more secure maintenance and expansion easier，more streamlined device 10kV distribution network building programs.

Keywords：isolation car cabinet configuration，# 4 main transformer distribution network expansion program，two main transformer substation distribution network building program，grounding transformer configuration，safe and reliable equipment to streamline，to facilitate the expansion

0 引言

目前，10kV配網(wǎng)建設(shè)方案日臻成熟，但在細(xì)節(jié)配置尚未規(guī)范。本文通過結(jié)合深圳供電局10kV配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及擴(kuò)建技改經(jīng)驗(yàn)，探索供電更可靠、檢修更安全、擴(kuò)建更容易、設(shè)備更精簡的10kV配網(wǎng)建設(shè)方式，旨在為變電站10kV配網(wǎng)建設(shè)、技改、擴(kuò)建等提供參考意見。

1目前變電站10kV配網(wǎng)建設(shè)概況

1.1、10kV配網(wǎng)主流接線方式已經(jīng)成熟

目前，一般的變電站都配置三臺主變（或遠(yuǎn)期擴(kuò)建成三臺主變），#1、#3主變變低側(cè)各建為一段母線，而#2主變變低側(cè)雙分支。這種設(shè)計(jì)模式簡單可靠，在任意一臺主變停電的時(shí)候都能非常合理地分配負(fù)荷。這種10kV配網(wǎng)的主流接線方式已被廣大地區(qū)認(rèn)可。

1.2、細(xì)節(jié)配置不盡相同

在細(xì)節(jié)上，各個(gè)地方供電企業(yè)，不同的電力設(shè)備供應(yīng)商的細(xì)節(jié)配置不盡相同。尤其在10kV分段隔離小車柜的配置上，不同的電網(wǎng)企業(yè)，甚至是同個(gè)電網(wǎng)企業(yè)在不同變電站配置也不盡相同。隔離小車柜的配置牽涉到供電的可靠性、檢修維護(hù)的安全、擴(kuò)建的方便，因此隔離小車柜的配置有必要進(jìn)行規(guī)范。當(dāng)然在接地變、站用變、電容器等配網(wǎng)設(shè)備配置也不盡相同。

1.3、#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建方案不盡相同

一般的變電站都配置三臺主變，采用經(jīng)典的三主變主流接線方式建設(shè)，但有些變電站變電站由于負(fù)荷急劇增長，需要擴(kuò)建第四臺主變。目前#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建方案不盡相同，因此分析探討可行實(shí)用#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建方案也是非常有意義的。

2配網(wǎng)建設(shè)的建設(shè)的探討

2.1、分段開關(guān)及其隔離小車柜的配置探討

目前，10kV配網(wǎng)的主流接線方式已經(jīng)非常成熟，但在10kV分段開關(guān)、分段隔離小車柜的細(xì)節(jié)布置上，不同供應(yīng)商的方案不盡相同。分段設(shè)備的布局牽涉到供電的可靠性、檢修維護(hù)的安全擴(kuò)建的方便因此有必要進(jìn)行規(guī)范。如下通過比較兩個(gè)不同供應(yīng)商的10kV分段開關(guān)及其隔離小車柜的布置方案，探討分段開關(guān)及其隔離小車柜的配置方式。

如圖1所示為220kV祥和站10kV配網(wǎng)的配置方式，圖2為110kV新安站10kV配網(wǎng)的配置方式（目前祥和站只有兩臺主變，為了更好地和祥和站接線方式進(jìn)行比較，故110kV新安站省略了其#3高壓室的設(shè)備）。兩者的區(qū)別在于220kV祥和站521分段開關(guān)柜、5212分段隔離柜都布置在#2高壓室內(nèi)，而110kV新安站521分段開關(guān)柜布置于#1高壓室內(nèi)，5212分段隔離柜布置于#2高壓室內(nèi)，521、5212柜布置的差異往往在主接線圖上是體現(xiàn)不出來的。此外在2BM預(yù)留了5322分段刀閘柜。相比而言，110kV新安站的配置方式更優(yōu)：

1）當(dāng)2AM、2BM轉(zhuǎn)檢修時(shí)（例如進(jìn)行開關(guān)柜清掃工作），在220kV祥和站其#2高壓室521分段開關(guān)靠1M側(cè)靜觸頭是帶電的，而在110kV新安站由于521分段開關(guān)布置在#1高壓室，當(dāng)2AM、2BM轉(zhuǎn)檢修時(shí)#2高壓室則是全停。在現(xiàn)場同個(gè)高壓室的所有開關(guān)柜都是并排起來的，從檢修的安全角度而言，110kV新安站的配置方式更優(yōu)。從圖1、圖2也可以看出，由于連接#1、#2高壓室的母排在高壓室的上方，顯然連接521開關(guān)柜和5212隔離小車柜母排的用量110kV新安站比220kV祥和站更多。

2）220kV祥和站2BM沒有預(yù)留分段隔離柜或分段刀閘柜，當(dāng)#3主變擴(kuò)建投產(chǎn)時(shí)，10kV3M分段設(shè)備接火時(shí)，其2BM必須停電轉(zhuǎn)檢修;而圖二由于預(yù)留了5322分段隔離柜，當(dāng)10kV 3M擴(kuò)建則不影響2BM運(yùn)行。在深圳地區(qū)如圖2所示 5322分段隔離柜的位置上更多配置的是532開關(guān)柜（甚至沒有預(yù)留分段設(shè)備），但相比而言預(yù)留5322分段隔離柜更優(yōu)：?5322隔離小車柜較532開關(guān)柜更經(jīng)濟(jì);?預(yù)留5322隔離柜可以更方便地實(shí)現(xiàn)#4主變配網(wǎng)科學(xué)擴(kuò)建。

2.2、主變變低隔離小車柜的配置探討

目前，不同變電站甚至同個(gè)廠家在不同變電站對主變變低側(cè)隔離小車柜配置方式也不盡相同。根據(jù)深圳地區(qū)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，變低隔離小車柜也曾經(jīng)發(fā)生過幾起故障，因此變低側(cè)隔離小車的配置與否也是值得探討的。

2.2.1主變變低隔離柜配置位置探討

如圖3組圖所示為主變變低隔離開關(guān)配置。圖3.1為變低側(cè)隔離開關(guān)柜的邏輯示意圖，從邏輯圖上看當(dāng)主變轉(zhuǎn)檢修5011隔離小車?yán)翙z修位置時(shí)，好像501開關(guān)柜是不帶電。但在現(xiàn)場，由于開關(guān)柜是并排布置的，分段隔離柜配置位置的不同，也會給運(yùn)行維護(hù)造成差異。圖3.2是規(guī)范的布置方式，501開關(guān)柜分布于最末端，其后柜沒有母線穿過，主變轉(zhuǎn)檢修5011隔離小車?yán)翙z修位置時(shí)，501開關(guān)柜則不帶電的;如圖3.3所示（220kV 固戍站3M布置方式），較圖3.2其501開關(guān)柜和5011隔離柜位置調(diào)換，在此種情況下501后柜上有10kV母線穿過，即便主變轉(zhuǎn)檢修5011隔離小車?yán)翙z修位置時(shí)，其后柜的上柜門內(nèi)的10kV母線是帶電的。圖3.4所示（110kV 灣廈站多個(gè)站布置方式），變低側(cè)設(shè)備布置在母線中間，同樣由于501后柜上部有10kV母線布置，因此若501開關(guān)柜出現(xiàn)一些故障（如需檢修整個(gè)開關(guān)柜）時(shí)，則導(dǎo)致要停母線，而圖3.2的布置方式則不會影響母線運(yùn)行。

目前，不同廠家在10kV變低側(cè)隔離柜配置方式不盡相同，經(jīng)過圖3組圖的分析，相對而言圖3.2是布置方式更優(yōu)。

2.2.2取消變低側(cè)隔離柜探討

如圖3所示，501開關(guān)柜和5011隔離小車柜的配置順利實(shí)現(xiàn)了變低母排連接并且主變停電時(shí)候變低側(cè)有兩個(gè)明顯斷點(diǎn)，但其在運(yùn)行方式上作用不明顯，也存在一定的故障率，因此取消變低側(cè)隔離小車也是值得探討的。如圖4所示通過把與母線橋連接的母排布置在變低開關(guān)柜的后部（在此種母線聯(lián)接方式上 則變低開關(guān)柜前后柜門間的尺寸則稍大），則可省去了變低隔離小車柜。在深圳地區(qū)歡樂站、五村站等部分變電站主變變低側(cè)都無配置隔離小車柜，操作更簡單。當(dāng)然主變變低側(cè)是否配置隔離柜也要參考廠家意見及場地等因素。

變低隔離柜在運(yùn)行方式上作用不明顯，且曾發(fā)生過幾起由于其故障引起母線停電的案例，若如圖4所示通過優(yōu)化母排省去了隔離柜，變低側(cè)設(shè)備的故障的將更少，因此在條件允許的情況下應(yīng)取消變低側(cè)隔離柜，目前在廣州局近年新建的變電站中，普遍采用了無變低側(cè)隔離柜設(shè)計(jì)。此外，若無變低隔離柜配置，則變低開關(guān)柜可更靈活地布置（因?yàn)樽兊烷_關(guān)柜的位置也要參考主變布置的位置）。

2.3#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建方案的探討

有些變電站由于負(fù)荷急劇增長，需要擴(kuò)建第四臺主變。目前#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建方案不盡相同，因此分析探討可行實(shí)用#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建方案也是非常有意義的。

如圖5所示為110kV航城站配網(wǎng)接線方式，其中5433分段隔離開關(guān)及#4主變都是由于負(fù)荷急劇增長，后期擴(kuò)建的。從航城站的接線圖可以了解到兩點(diǎn)：

1、110kV航城站10kV 4M的擴(kuò)建，由于經(jīng)典的接線方式3M是沒有預(yù)留5433分段隔離柜，5433接火時(shí)，其3M必須停電轉(zhuǎn)檢修;

2、當(dāng)#4主變停運(yùn)時(shí)候，#3主變則要承擔(dān)3M及4M的負(fù)荷，#3主變負(fù)荷可能過重。當(dāng)然若采用多主變并列方式運(yùn)行則操作復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)更高。

通過上述分析目前#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建還不是非常合理。如下提供兩種#4主變擴(kuò)建參考的方案：

方案一：如圖6所示10kV4M擴(kuò)建可以充分利用#2主變變低雙分支的優(yōu)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)4M擴(kuò)建不影響2BM、3M運(yùn)行。此時(shí)4M、2BM和3M、2BM之間的關(guān)系是類同的，因此當(dāng)#4主變停電時(shí)可以通過542開關(guān)靈活地分配負(fù)荷。當(dāng)然在繼電保護(hù)方面10kV備自投則應(yīng)考慮設(shè)置優(yōu)先級等。本文在“分段開關(guān)及其隔離小車柜的配置探討”中曾提及到2BM若預(yù)留5322隔離小車柜能方便#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建，若在2BM上預(yù)留532開關(guān)柜則實(shí)現(xiàn)4M擴(kuò)建則沒有那么方便。

如圖6虛線框內(nèi)所示借鑒此種方式擴(kuò)建甚至可以方便地實(shí)現(xiàn)#5主變配網(wǎng)擴(kuò)建。當(dāng)然也#2主變雙分支建設(shè)的思路看，2AM、2BM屬于援助性質(zhì)的小母線，因此在負(fù)荷分配上應(yīng)該讓2AM、2BM有足夠的負(fù)荷裕度。目前深圳四主變變電站的110kV平湖站采用了類似的接線方式。

方案二：如圖7所示：為#4主變配網(wǎng)擴(kuò)建方案另外一種方案。#4主變是最后一期擴(kuò)建的，通常開關(guān)柜技改不是同期進(jìn)行的，#3主變變低側(cè)雙分支的接線方式為配置四主變的變電站開關(guān)柜技改提供另外一種參考意見。

2.4 兩主變變電站配網(wǎng)建設(shè)的探討

目前，不少變電站根據(jù)負(fù)荷的預(yù)測，在初期建設(shè)為兩主變，隨著負(fù)荷的增長再進(jìn)行#3主變擴(kuò)建。由于一般的初期建設(shè)考慮了#3主變擴(kuò)建，因此在#2主變變低側(cè)依舊采用雙分支設(shè)計(jì)。因此當(dāng)#2主變停電時(shí)，#1主變可以通過521分段開關(guān)柜給2AM供電，2BM則成為孤立的母線，則不可避免地造成停電。因此這種建設(shè)方法還不夠合理，如下提供兩個(gè)建設(shè)方案：

方案一：如圖8所示，將2AM、2BM臨時(shí)接通，這樣當(dāng)#2主變停電時(shí)，#1主變可以為2AM及2BM供電，加強(qiáng)了供電的可靠性。當(dāng)#3主變擴(kuò)建時(shí)則拆除臨時(shí)接通的連接線。此種建設(shè)方法，在深圳供電局有一些變電站得到應(yīng)用。此種擴(kuò)建方法也有一些不足，當(dāng)#3主變擴(kuò)建時(shí)需要拆除臨時(shí)接通的連接線，會造成2AM、2BM短時(shí)間的停電。此外當(dāng)一臺主變故障時(shí)，另外一臺主變則要承擔(dān)全站負(fù)荷，主變?nèi)萘靠赡懿蛔恪?/p>

方案二：如圖9所示，在初期建設(shè)時(shí)候2BM上只建設(shè)#2主變變低B分支502B開關(guān)柜和#2站用變開關(guān)柜，以減少設(shè)備（如2BM的其他開關(guān)柜及其電容器組等）折舊損耗及設(shè)備維護(hù)工作量。

因?yàn)樽冸娬镜?0kV饋線是根據(jù)用戶需要逐條投產(chǎn)的，通常1M、2AM全部饋線投產(chǎn)完可能需要數(shù)年。而#3主變及其配網(wǎng)建設(shè)時(shí)間是可控的（2個(gè)月左右）。一般的，變電站建設(shè)是適度超前的，變電站的負(fù)荷，通常在前期需求較緩慢，隨著變電站周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展，后期負(fù)荷增長較快。因此可以巧妙利用用電需求的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)擴(kuò)建#3主變及2BM其他設(shè)備，減少了設(shè)備的折舊損耗及運(yùn)行維護(hù)工作。此外，應(yīng)用此種建設(shè)方案，當(dāng)一臺主變停電時(shí)，由于2BM沒有饋線開關(guān)柜，故另一主變承擔(dān)的負(fù)荷也不會過重，非常符合主變負(fù)載的設(shè)計(jì)原則。

2BM上建設(shè)#2站用變設(shè)備是由于變電站內(nèi)供電必須要可靠的雙電源供電。此外由于有#2站用變開關(guān)柜，2BM其他設(shè)備擴(kuò)建時(shí)，2BM轉(zhuǎn)檢修只需停#2站用變，則無須停#2主變，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建不影響供電的可靠性。

2.4接地變、母線避雷器、電容器等配網(wǎng)設(shè)備布置的探討

如圖10所示，目前廣州等一些地區(qū)110kV 變電站將10kV接地變硬接（即不通過開關(guān)）在10kV 變低母線橋上，這樣節(jié)省10kV接地變的開關(guān)柜。在操作上，此種設(shè)計(jì)更加簡便。例如在#1主變停電檢修，10kV 1M 用#2主變通過521分段開關(guān)供電操作，#1、#2接地變是不允許并列運(yùn)行的，但因接地變硬接在母線橋上，停#1主變切斷其變低開關(guān)時(shí)已將#1接地變隔離開，操作步驟更少。當(dāng)然，在此種接線方式，若10kV接地變故障時(shí)，則其相連的主變也必須停電，但目前110kV變電站在主變N-1的情況下普遍不影響供電的可靠性，此外10kV接地變是故障率很低的設(shè)備，因此在110kV變電站10kV接地硬接在母線橋上是可行的。

當(dāng)然220kV變電站由于主變有三個(gè)電壓等級且在變低側(cè)有限流電抗器，10kV接地變都通過開關(guān)柜安排在母線上。

此外母線避雷器（已禁止硬接在母線上改為布置在PT小車上）、電容器組（均衡分布在各段母線）、站用變（兩臺站用變開關(guān)分別分布在1M、2BM則站用供電更可靠，如圖10所示若站用變開關(guān)柜分別布置在母線末端則站用變可方便地布置在其開關(guān)柜旁邊）等設(shè)備優(yōu)化布置方案也在實(shí)踐和應(yīng)用中。

2.6 10kV配網(wǎng)優(yōu)化的建設(shè)方案小結(jié)

如圖11所示，通過上述探討，得出10kV配網(wǎng)優(yōu)化建設(shè)的小結(jié)論：

1）分段開關(guān)、分段隔離柜應(yīng)分屬不同的高壓室，這樣檢修更安全;

2）分段隔離柜為擴(kuò)建提供便利并為實(shí)現(xiàn)整個(gè)高壓室全停提供條件，而主變變低側(cè)隔離柜作用不明顯，在條件允許的情況下應(yīng)取消;

3）#4、#5主變配網(wǎng)擴(kuò)建可以充分利用#2主變變低側(cè)雙分支的優(yōu)點(diǎn)，若2AM、2BM上預(yù)留分段隔離小車且合理布置其柜內(nèi)母排，則后期擴(kuò)建接火不影響用戶供電;

4）兩主變配置的變電站可以根據(jù)負(fù)荷增長特點(diǎn)進(jìn)行合理建設(shè)，在一些地區(qū)甚至在2BM只建設(shè)#2主變變低側(cè)502B開關(guān)柜和#2站用變，以減少設(shè)備的折舊損耗。

5）10kV接地變、10kV母線避雷器、站用變、電容器等配網(wǎng)設(shè)備可以根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行合理布置;

3 結(jié)語

目前，10kV配網(wǎng)建設(shè)方案已經(jīng)日臻成熟，設(shè)計(jì)人員若在變電站10kV配網(wǎng)建設(shè)、技改、擴(kuò)建做好準(zhǔn)備，則10kV配網(wǎng)將供電更可靠、運(yùn)維更安全、擴(kuò)建更容易、設(shè)備更精簡，折舊損耗更低。

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作者簡介：

張穎才（1984-），工程師，大學(xué)本科，從事變電檢修工作、電網(wǎng)建設(shè)管理。

（作者單位：深圳供電局有限公司）