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行的經(jīng)濟性。供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃正確處理近期與遠期發(fā)展的關(guān)系，并根據(jù)負荷的性質(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行保護。單回路樹干式供電只能用于三級負荷的用戶。雙回路樹干式供電可用于二級負荷的用戶。

（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)運行，也可以兩路電源一路供電、一路備用閉環(huán)運行。采用高壓熔斷器保護選擇性很差，采用斷路器加繼電保護，保護裝置整定配合比較困難，所以只能用于二、三級負荷。

（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)運行。為防止并聯(lián)運行應(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（微機保護）系統(tǒng)，其保護與自動化功能結(jié)合環(huán)網(wǎng)式供電的特殊要求進行一些改進，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)計與敷設(shè)。

（4）有些城市供電部門不再單獨設(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，單獨設(shè)計一個環(huán)網(wǎng)室，由供電部門投資與管理。這是一個經(jīng)濟合理的方案，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

（1）環(huán)網(wǎng)式供電采用變配電站綜合自動化（微機保護）系統(tǒng)后，環(huán)網(wǎng)式供電一次系統(tǒng)主接線可進行改進。首先要全部采用斷路器，以便實現(xiàn)保護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。這樣用戶變配電站電源進線可不在安裝斷路器與繼電保護，以減少繼電保護配合級數(shù)，有利于繼電保護的整定，并可節(jié)約投資。用戶變配電站電源進線只安裝隔離刀閘，作為停電檢修時的斷開點。由于10kV配電所（開閉所）單獨設(shè)計一個環(huán)網(wǎng)室，由供電部門投資與管理;計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)置高壓計量。

（2）隨著城市供電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，對地電容電流也越來越大。供電電源中性點最好串聯(lián)電阻后直接接地。采用變配電站綜合自動化（微機保護）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（微機保護）裝置，進行單相接地事故報警或跳閘。此時繼電保護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

（1）用于環(huán)網(wǎng)式供電后變配電站綜合自動化（微機保護）系統(tǒng)應(yīng)增加保護選擇性連鎖功能。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（微機保護）系統(tǒng)具有方向保護功能，環(huán)網(wǎng)式供電繼電保護的選擇性會得到更大的改善，運行方式也可以改變。電力系統(tǒng)變配電站綜合自動化（微機保護）系統(tǒng)的線路保護裝置具有方向保護功能，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（微機保護）裝置，可以設(shè)計兩對短路事故后發(fā)出與接收短路信號，速斷保護整定值也為兩套。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（微機保護）系統(tǒng)的電源進線裝置應(yīng)具有備用電源自投功能，實現(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

（1）如果環(huán)網(wǎng)式供電的電源中性點串聯(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，來進行保護。

（2）如果環(huán)網(wǎng)式供電的電源中性點不接地，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)室的進線處安裝零序電流互感器。當發(fā)生單相接地故障后，由接地故障點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，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。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（微機保護）系統(tǒng)的電源進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行改進后，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，短路事故點與供電電源之間的最靠近短路事故點的斷路器速斷保護跳閘，但短路事故點與備用電源之間的斷路器速斷保護不能夠跳閘。所有斷路器都不設(shè)置失壓跳閘，備用電源自投后，與短路事故點最近的斷路器要進行一次速斷保護跳閘，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)與計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，變配電站綜合自動化（微機保護）系統(tǒng)的功能也在不斷提高。如果變配電站綜合自動化（微機保護）系統(tǒng)的功能，能夠根據(jù)環(huán)網(wǎng)式供電的具體要求進行改進，就可以提高環(huán)網(wǎng)式供電的可靠性，擴大其應(yīng)用范圍。

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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。