对城市10千伏开闭所电气设计的几点想法

对城市10千伏开闭所电气设计的几点想法

曹卫国

曹卫国阜阳供电公司236000

曹梦馨六安供电公司237006

[摘要]本文通过对城市开闭所各方面问题进行具体分析，在电气设计及设备选型方面结合运行实践经验，提出切合实际的建议。

[关键词]开闭所电气设计设备选型

随着城网改造工程的不断深入，电缆线路不断增多，10kV开闭所在配网中的重要性日益突出。建好开闭所对完善城镇配网网架，提高配网供电能力，有着举足轻重的作用。虽然目前开闭所设计有《10kV及以下变电所设计规范》（GB5003-94）、供配电系统设计规范（GB5052-95）等国家、行业规范可以参考，但实际工作中还有许多问题需要进一步探讨。

1开闭所选址

开闭所选址宜结合城市规划，考虑两路电源进线方便，交通便利，美观大方，符合《10kV及以下变电所设计规范》规定。

2主接线

开闭所10kV母线一般有单母线、单母线分段和双母线等接线方式。《10kV及以下变电所设计规范》规定，母线宜采用单母线或单母线分段接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用双母线的接线。《城市中低压配电网改造技术导则》（DL/T599-1996）规定，开闭所一般采用单母线分段。

笔者认为，对于无重要负荷的开闭所，一般可采用单母线接线，两路电源进线。两路进线分别接至不同的变电所或同变电所不同母线，6～10路出线，如此接线简单，运行维护方便。

当有重要负荷需要高压双电源供电时，开闭所母线应采用单母线分段接线，两路进线，重要用户负荷应由两段母线分别接出馈线。当一路电源故障甚至是一段母线故障时，可以从另一段母线供给重要负荷。

对于负荷集中，且有重要用户负荷时，开闭所可采用双母线，四路进线，每条母线两路进线。即可以提高开闭所的供电能力，也能给重要负荷供电。

3高压开关柜选用

3.1断路器选型

国内断路器主要有产气式、压气式、真空和SF6、固体等五种。

产气式断路器由于开断负荷时弧光外露、电寿命较低，检修维护工作量大，且分合小电流能力较弱，因此在1995年8月，由机械部重大装备司、原电力部安全监察及生产协调司联合发文后停止使用。

压气式断路器因开断负荷时弧光外露、操作机构不易被设计成电动机构，机械寿命低，可靠性不高等缺陷，一般也不采用。

真空断路器是国内于1996年后自行研究制造的产品。其具有负荷开关功能外，开断电流大（短时耐受电流、短路关合能力和转移电流一般都能达到20kA-50kA），容易实现电动操作等优越性，自产品开发以来已被广泛采用。真空环网柜的不足：（1）操作机构质量问题较多，容易产生操作不到位，卡涩等情况；（2）体积过于庞大，占用土地较多，在经济发达地区和人口密集区使用受限制。

SF6断路器开断和绝缘性能优异，操作过电压低，操作功小，是一种全封闭、全绝缘、免维护的产品。其以性能优良、运行可靠、体积小等特点受到供电部门和用户的普遍欢迎。SF6环网柜的缺点是价格高，不便扩展，共气泡式环网柜一旦一个间隔发生内部故障，需对其整体更换，一旦泄露SF6气体难以分解，影响环保。

固体绝缘全密封真空灭弧室断路器具有真空断路器的优点，且体积小，无污染，可分相更换维护，性能优良、运行可靠。缺点是价格高。

因此，高压柜应从真空、SF6和固体绝缘断路器柜中进一步优选。如果投资能够承受，应优选固体绝缘高压柜，可以少占用地，便于布置。如果投资受限，且用地宽裕，可以选用真空断路器高压柜。

3.2"五防"装置

高压柜"五防"系指防止误分、合开关，防止带负荷分、合隔离开关或隔离插头，防止接地开关合上时（或带接地线）送电，防止带电合接地开关（或挂接地线），防止误入带电隔离室等五项措施。《3～35kV交流金属封闭开关设备》（GB3906-91）规定，除了防止误分、合开关可以采用提示性外，其余"四防"都必须采用强制性闭锁。现有的高压柜，不论是真空型还是SF6型，如按照正常的上进下出的接线方式，都可以满足"五防"要求。对防止带负荷分、合隔离开关或隔离插头，是通过断路器和隔离开关联锁来实现的；防止带电合接地开关（或挂接地线），是通过隔离开关和接地开关联锁来实现的，只有当断路器、隔离开关断开，出线侧无电时，才可操作接地开关；防止误入带电隔离室是通过接地开关和柜门间的机械闭锁，或通过线路侧带电感应装置来实现电磁闭锁。但现在的开闭所一般都采用电缆进出线，对进线（PT、提升、联络）柜而言，接线是下进上出（或从母线上直接接入），因此当手车拉开后，高压柜（间隔）下侧依然带电，易产生误入带电间隔。笔者认为，为了防止发生误入带电间隔这类更加严重的事故，进线柜应加装进线侧和柜门的电磁闭锁，信号源取自进线（或母线引下线）感应式支柱瓷瓶处，确保在进线（或母线）带电时，不能打开柜门。并在柜门上加装警示标示（前级电源未断开，禁止打开此门）。

3.3带电显示器

安全工作以人为本。在"五防"中，防止误入带电间隔是最重要的，不论是采用接地开关还是电磁闭锁，其目的都是为了确保在打开柜门时，柜内可触及的设备是不带电的，在合接地开关或解开电磁锁前，可用带电显示器进行验电。因此，带电显示器对检修、运行而言是非常重要的。

4进出线保护配置

在城镇配网中，环网供电的每条10kV线路装接配变容量宜控制在10000kVA左右，而每座开闭所的装接配变容量宜不大于5000kVA。一般一对环网供电的10kV线路应设4座开闭所，考虑到负荷中心位置和开闭所布点问题，开闭所的数量可能还要更多。因此，如果开闭所进线开关采用断路器，其保护上下级级差配合非常困难，所以开闭所进线开关宜采用负荷开关型。在实现综合自动化前，当主线发生短路故障时，由变电所保护动作切除故障。

对出线保护而言，如出线（配变）容量不大于800kVA，宜采用负荷开关和熔断器组合装置。如出线（配变）大于800kVA，宜采用断路器，设置速断、过流、超温、瓦斯等保护。

考虑到逐步实现自动化的要求，开关应配置电动操作机构。

5操作电源配置

为了实现进线柜（间隔）配网自动化和电磁闭锁的要求，应设置直流屏或母线TV加UPS，可提供操作电源。同一母线进线操作电源应能自动切换。

参考文献：

1、Q/GDW370城市配网技术导则

2、Q/GDW156城市电力网规划设计术导则

3、DL/T599城市中低压配电网改造技术导则

4、GB50613-2010城市配电网规划设计规范

作者简介：曹卫国男，（1966.09.09）阜阳供电公司高级技师、工程师。

曹梦馨女，（1993.02.12）六安供电公司华北电力大学毕业。