环网式供电有关问题讨论

环 网 式 供 电 有 关 问 题 探 讨供配电系统的接线方式涉及到供电的可靠性与运行的经济性。供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划正确处理近期与远期发展的关系，并根据负荷的性质、用电容量、地区供电条件，合理确定供电方案与一次系统接线方式。10kV供配电系统接线方式有放射式、树干式与环网及其组合式等。1放射式供电放射式供电是由上一级变配电站引出专用线路向用户供电，供电可靠性比较高。对于有一级负荷的用户，还要求由两个上一级变配电站引出两路专用线路供电。地区供电条件满足不了要求时，备用供电线路可以采用非专用线路，必要时可由用户设置自备电源。2 树干式供电2.1 树干式供电是由一路供电线路向多个用户供电，采用架空线时引向每个用户时安装跌落保险或柱上断路器进行保护。单回路树干式供电只能用于三级负荷的用户。双回路树干式供电可用于二级负荷的用户。2.2 树干式供电如果采用电缆，发生事故后事故查照与处理都比较困难。采用电缆接箱，没有保护措施，电缆一旦发生事故，停电面积就非常大。2.3 双回路树干式供电可靠性可提高，但比环网式供电要多一路供电线路，一般较少采用。3 环网式供电3.1 环网式供电分为单侧环网式供电与双侧环网式供电两种。图一为单侧环网式供电的一次系统单线图。两路电源引自上一级同一变电站的两段母线。一般两路电源同时供电，由中间断开开环运行，也可以两路电源一路供电、一路备用闭环运行。采用高压熔断器保护选择性很差，采用断路器加继电保护，保护装置整定选择性配合比较困难，所以只能用于二、三级负荷。3.2 图二为双侧环网式供电的单线系统图。两路电源分别引此上一级两个不同变电站。供电可靠性有所提高，正常运行时由一侧电源供电；或两路电源同时供电，在中间某一处断开开环运行。为防止并联运行应加闭锁。发生故障要手动切换，一般只能用于二、三级负荷。3.3 大中型城市在城区有许多10kV配电所（开闭所）。10kV配电所（开闭所）由两路电源供电，然后再向周围用户供电。如果采用变配电站综合自动化（微机保护）系统，其保护与自动化功能结合环网式供电的特殊要求进行一些改进，10kV配电所（开闭所）也可以采用环网式供电，这样就有利于城市电缆线路的设计与敷设。3.4 有些城市供电部门不再单独设置10kV配电所（开闭所），而是把10kV配电所（开闭所）设置在用户变配电站的配电室，单独设计一个环网室，由供电部门投资与管理。这是一个经济合理的方案，此时10kV配电所（开闭所）采用环网式供电更为合理。4 环网式供电一次系统主接线的改进4.1 环网式供电采用变配电站综合自动化（微机保护）系统后，环网式供电一次系统主接线可进行改进，改进方案见图三。首先要全部采用断路器，以便实现保护跳闸与备用电源自动投入。引到用户的供电电源引出线也应采用断路器，并加继电保护。这样用户变配电站电源进线可以不在安装断路器与继电保护，以减少继电保护配合级数，有利于继电保护的整定，并可节约投资。用户变配电站电源进线只安装隔离刀闸，作为停电检修时的断开点。由于10kV配电所（开闭所）单独设计一个环网室，由供电部门投资与管理；计量可安装在引到用户的供电电源引出线开关柜内，这样用户就不需要再设置高压计量。4.2 随着城市供电网规模的不断扩大，对地电容电流也越来越大。供电电源中性点最好串联电阻后直接接地。采用变配电站综合自动化（微机保护）系统后，发生单相接地事故直接跳闸。此时按照继电保护要求，需要采用三电流互感器；电压互感器就可以不再采用Y/Y/（开口三角形）型，采用V/V型能够提供电能测量电压就可以了。4.3 如果城市供电网供电电源中性点不允许接地，就需要安装零序电流互感器，并采用Y/Y/（开口三角形）型电压互感器，由变配电站综合自动化（微机保护）装置，进行单相接地事故报警或跳闸。此时可采用二电流互感器。一次系统主接线改进方案见图四。5 采用环网式供电后变配电站综合自动化（微机保护）装置功能的改进5.1 采用环网式供电后变配电站综合自动化（微机保护）装置应增加保护选择性连锁功能。发生短路事故后，个装置之间及时交换短路信号，进行处理后再跳开应该跳开的断路器。5.2 如果变配电站综合自动化（微机保护）装置具有方向保护功能，环网式供电继电保护的选择性会得到更大的改善，运行方式也可以改变。电力系统变配电站综合自动化（微机保护）系统的线路保护装置具有方向保护功能，但成本比较高，有些功能也不需要。环网式供电两侧电源短路容量不同，以及电缆线路距离不同时，短路电流大小就不同。用于环网式供电的变配电站综合自动化（微机保护）装置，可以根据短路电流大小不同发出不同信号。速断保护整定值也可为两套，利用不同整定值发出不同短路信号，就可以判别出方向，见以下事故分析。5.3 采用环网式供电的变配电站综合自动化（微机保护）系统的电源进线装置应具有备用电源自投功能，实现备用电源自投后可以提高环网式供电的可靠性。6 环网式供电事故分析6.1 环网式供电事故分析见图五。假设环网式供电开环运行，一侧电源为主供，二侧电源为备用。当靠近主供电源侧K1点发生短路事故，上一级环网室QF2跳闸，各变配电站综合自动化（微机保护）装置采集不到短路电流，也就不发出短路信号。当靠近备用电源侧K2点发生短路事故，QF2与QF3变配电站综合自动化（微机保护）装置分别发出短路信号，QF2无延时速断跳闸。QF3收到QF2的短路信号后，延时速断跳闸，作为后备保护。QF1收到QF2与QF3的短路信号后，再延时速断跳闸，作为第二级后备保护。6.2 当K3点发生短路事故，QF2与QF3不发出短路信号，QF1收不到短路信号时，无延时速断跳闸。当K4点发生短路事故，QF2不发出短路信号，QF3发出短路信，并无延时速断跳闸，QF1收到QF3发出的短路信号时，再延时速断跳闸，作为后备保护。6.3 当K5到K10任意一点发生短路事故，相对应的QF4到QF7分别发出短路信号，并无延时速断跳闸（QS3平时处于断开位置）。QF1、QF2与QF3分别收到短路信号，延时速断跳闸，作为后备保护。6.4 当K11或K12发生短路事故，相对应的QF4或QF5分别发出短路信号，并无延时速断跳闸（QS3平时处于断开位置）。环网室的QF4到QF7分别收到短路信号，延时速断跳闸，作为后备保护。6.5如果变配电站综合自动化（微机保护）装置保护功能改进后，可以实现方向保护，环网式供电可以考虑并列运行。如果两侧电源的短路容量与短路电流相差不大，可以考虑在短路容量小的一侧电源出线安装电抗器，有利于速断保护的整定，并可用短路电流的区别来实现方向保护。这些问题还需要进行更加深入的研究。7 环网式供电的单相接地保护7.1 如果环网式供电的电源中性点串联电阻后接地，发生单相接地后为对地短路事故，可以按照上述事故分析，来进行保护。7.2 如果环网式供电的电源中性点不接地，发生单相接地后为接地故障。故障电流为三相对地不平衡电容电流，大小等于全10kV系统一相对地电容电流总和的三倍，方向改变为由线路流向电源。7.3 在环网室的各路出线安装零序电流互感器，母线安装Y/Y/（开口三角形）型电压互感器后，就可以检测出发生单相接地的出线回路。单相接地保护可以由电压互感器监测装置通过通信来收集各路出线的单相接地故障电流，然后通过计算来自动查找出发生单相接地的出线回路，进行单相接地保护跳闸。7.4 如果只在环网室的电源进线处安装零序电流互感器，当发生单相接地故障后，只能够判断出单相接地故障点发生在所有能够检测出接地故障电流的各环网室之间，此时仍然需要人工拉闸来查找单相接地故障点。8 环网式供电的备用电源自投8.1 环网式供电的备用电源自投与放射式供电的备用电源自投，有着比较大的区别。采用变配电站综合自动化（微机保护）装置后，电源进线装置具有备用电源自投功能装置时，其备用电源自投功能需要进行改进后，才能满足环网式供电的备用电源自投的要求。8.2 环网式供电发生短路事故后，短路事故点与供电电源之间的最靠近短路事故点的断路器速断保护跳闸，但短路事故点与备用电源之间的断路器速断保护不能够跳闸。所有断路器都不设置失压跳闸，备用电源自投后，与短路事故点最近的断路器需要再进行一次速断保护跳闸，才能够保证备用电源自投成功。9 结束语环网式供电有许多优越性，也存在许多具体问题。随着电子技术与计算机技术的不断发展，变配电站综合自动化（微机保护）装置的功能也在不断提高。如果变配电站综合自动化（微机保护）装置的功能，能够根据环网式供电的具体要求进行改进，就可以提高环网式供电的可靠性，扩大其应用范围。莎士比亚：善良的心地，就是黄金。 托尔斯