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对开闭所电气设计若干问题的探讨

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/4 17:48:31   

 关键词:  电气设计 电气 开闭所

摘要:从城网工程建设改造实际出发,对开闭所主接线、环网柜、进出线保护和操作电源配置等问题进行了初步探讨。

随着城网改造工程地不断深入,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(GB50052-95)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分段单母线接线。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。

2环网柜选用

2.1型式

按照开关型式来分,国内环网柜主要有产气式、压气式、真空和SF6等四种。

产气式环网柜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。

压气式环网柜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。

真空环网柜是国内于1996年后自行研究制造的产品。其具有负荷开关操作功较小,开断转移电流大(短时耐受电流、短路关合能力和转移电流一般都能达到20kA-4S、50kA和2kA),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:⑴操作机构质量问题较多,容易产生操作不到位,卡涩等情况;⑵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环网柜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。

因此,环网柜应从真空和SF6型中进一步优选。对于户内环网柜,如果投资能够承受,应优选SF6环网柜,可以少占用地,便于开闭所布置。如果投资受限,且用地宽裕,可以选用真空环网柜。对于户外环网柜,由于户外凝露严重,且考虑体积大小,应采用全绝缘、全封闭型SF6环网柜。

2.2“五防”装置

环网柜“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。现有的环网柜,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。对防止带电合接地开关(或挂接地线),是通过负荷开关和接地闸刀联锁来实现的,只有当负荷开关断开,出线侧无电时,才可以操作接地闸刀。但现在的开闭所一般都采用电缆进出线,对进线柜(间隔)而言,接线是下进上出,因此当负荷开关断开后,环网柜(间隔)下侧依然带电,此时操作接地闸刀,就会发生带电合接地开关(或挂接地线)。

怎样从根本上解决开闭所进线柜(间隔)下进上出不能满足防止带电合接地开关(或挂接地线)的要求呢?笔者认为,对真空环网柜和SF6环网柜应采用不同的措施。对真空环网柜而言,由于检修时可以在柜内人工挂接地线,所以可以拆除接地闸刀。但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,确保在进线带电时,不能打开柜门。对全绝缘、全密封的SF6环网柜来讲,由于检修时不能人工挂接地,因此应保留接地闸刀。而采用加装进线侧和接地闸刀的电磁闭锁的方式,完善“五防”措施,确保在进线带电时,不能操作接地闸刀。以此来防止发生带电合接地闸刀(或挂接地线)。

2.3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,不论是采用接地闸刀还是电磁闭锁,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。在合接地闸刀或解开电磁锁前,只能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。笔者认为,带电显示器应具有切换开关,以提高其使用寿命。进线柜采用强制闭锁型,如DXN-Q,配合电磁锁,防止进线带电开门;出线柜采用提示型,如DXN-T。

2.4真空开关柜的出线接地闸刀安装位置

按照规定,在更换出线环网柜熔丝时,熔丝两侧应有明显的断开点或可靠的接地保护,SF6环网柜符合要求,但真空环网柜一般只有一侧有接地保护。厂家可以按照用户要求,将接地闸刀安装在熔丝电源或负荷任一侧。笔者认为,对真空环网柜而言,在检修时,熔丝电源侧闸刀拉开,且插入绝缘隔板,可视为有可靠的明显断开点,因此,应将接地闸刀安装在熔丝负荷侧。

3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,其保护上下级级差非常配合困难,所以开闭所进线开关宜采用负荷开关。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。考虑到逐步实现自动化的要求,负荷开关应配置电动、手动操作机构。

对出线保护而言,如配变容量不大于1250kVA,宜采用负荷开关和熔断器组合装置。如配变容量大于1250kVA,宜采用断路器。

4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,应设置进线PT,PT接在开关之前,在进线带电后,即可提供操作和电磁闭锁电源。同一母线进线操作电源应能自动切换。

二○○五年二月二十一日

参考文献:

[1]GB3906-91,3~35kV交流金属封闭开关设备[S].

[2]GB5003-94,10kV及以下变电所设计规范[S].

[3]DL599-96,城市中低压配电网改造技术原则[S].

[4]钟志伟.冯文胜.浅谈10kV环网柜在城市配电网中的应用.广东电力,2001(4):46-45.


来源:中国电力资料网
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