變電站10kV配網建設探討

【摘? 要】優秀的變電站配網建設方案，能提高電網的供電可靠性，減少電網設備維護和管理工作量，創造更安全的檢修環境，并能使擴建更方便。本文根據深圳供電局變電站10kV配網設備的運行及擴建技改經驗，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配網建設方案以及10kV接地變、站用變建設方案，探索供電更可靠、檢修更安全、擴建更容易、設備更精簡的10kV配網建設方案。

【關鍵詞】隔離小車柜配置;#4主變配網擴建方案;兩主變變電站配網建設方案;接地變配置方案;安全可靠;設備精簡;擴建方便

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配網建設方案日臻成熟，但在細節配置尚未規范。本文通過結合深圳供電局10kV配網設備的運行經驗及擴建技改經驗，探索供電更可靠、檢修更安全、擴建更容易、設備更精簡的10kV配網建設方式，旨在為變電站10kV配網建設、技改、擴建等提供參考意見。

1目前變電站10kV配網建設概況

1.1、10kV配網主流接線方式已經成熟

目前，一般的變電站都配置三臺主變（或遠期擴建成三臺主變），#1、#3主變變低側各建為一段母線，而#2主變變低側雙分支。這種設計模式簡單可靠，在任意一臺主變停電的時候都能非常合理地分配負荷。這種10kV配網的主流接線方式已被廣大地區認可。

1.2、細節配置不盡相同

在細節上，各個地方供電企業，不同的電力設備供應商的細節配置不盡相同。尤其在10kV分段隔離小車柜的配置上，不同的電網企業，甚至是同個電網企業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、檢修維護的安全、擴建的方便，因此隔離小車柜的配置有必要進行規范。當然在接地變、站用變、電容器等配網設備配置也不盡相同。

1.3、#4主變配網擴建方案不盡相同

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

2配網建設的建設的探討

2.1、分段開關及其隔離小車柜的配置探討

目前，10kV配網的主流接線方式已經非常成熟，但在10kV分段開關、分段隔離小車柜的細節布置上，不同供應商的方案不盡相同。分段設備的布局牽涉到供電的可靠性、檢修維護的安全擴建的方便因此有必要進行規范。如下通過比較兩個不同供應商的10kV分段開關及其隔離小車柜的布置方案，探討分段開關及其隔離小車柜的配置方式。

如圖1所示為220kV祥和站10kV配網的配置方式，圖2為110kV新安站10kV配網的配置方式（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行比較，故110kV新安站省略了其#3高壓室的設備）。兩者的區別在于220kV祥和站521分段開關柜、5212分段隔離柜都布置在#2高壓室內，而110kV新安站521分段開關柜布置于#1高壓室內，5212分段隔離柜布置于#2高壓室內，521、5212柜布置的差異往往在主接線圖上是體現不出來的。此外在2BM預留了5322分段刀閘柜。相比而言，110kV新安站的配置方式更優：

1）當2AM、2BM轉檢修時（例如進行開關柜清掃工作），在220kV祥和站其#2高壓室521分段開關靠1M側靜觸頭是帶電的，而在110kV新安站由于521分段開關布置在#1高壓室，當2AM、2BM轉檢修時#2高壓室則是全停。在現場同個高壓室的所有開關柜都是并排起來的，從檢修的安全角度而言，110kV新安站的配置方式更優。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沒有預留分段隔離柜或分段刀閘柜，當#3主變擴建投產時，10kV3M分段設備接火時，其2BM必須停電轉檢修;而圖二由于預留了5322分段隔離柜，當10kV 3M擴建則不影響2BM運行。在深圳地區如圖2所示 5322分段隔離柜的位置上更多配置的是532開關柜（甚至沒有預留分段設備），但相比而言預留5322分段隔離柜更優：?5322隔離小車柜較532開關柜更經濟;?預留5322隔離柜可以更方便地實現#4主變配網科學擴建。

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廠家在不同變電站對主變變低側隔離小車柜配置方式也不盡相同。根據深圳地區的運行經驗，變低隔離小車柜也曾經發生過幾起故障，因此變低側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配置。圖3.1為變低側隔離開關柜的邏輯示意圖，從邏輯圖上看當主變轉檢修5011隔離小車拉至檢修位置時，好像501開關柜是不帶電。但在現場，由于開關柜是并排布置的，分段隔離柜配置位置的不同，也會給運行維護造成差異。圖3.2是規范的布置方式，501開關柜分布于最末端，其后柜沒有母線穿過，主變轉檢修5011隔離小車拉至檢修位置時，501開關柜則不帶電的;如圖3.3所示（220kV 固戍站3M布置方式），較圖3.2其501開關柜和5011隔離柜位置調換，在此種情況下501后柜上有10kV母線穿過，即便主變轉檢修5011隔離小車拉至檢修位置時，其后柜的上柜門內的10kV母線是帶電的。圖3.4所示（110kV 灣廈站多個站布置方式），變低側設備布置在母線中間，同樣由于501后柜上部有10kV母線布置，因此若501開關柜出現一些故障（如需檢修整個開關柜）時，則導致要停母線，而圖3.2的布置方式則不會影響母線運行。

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

2.2.2取消變低側隔離柜探討

如圖3所示，501開關柜和5011隔離小車柜的配置順利實現了變低母排連接并且主變停電時候變低側有兩個明顯斷點，但其在運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柜的后部（在此種母線聯接方式上 則變低開關柜前后柜門間的尺寸則稍大），則可省去了變低隔離小車柜。在深圳地區歡樂站、五村站等部分變電站主變變低側都無配置隔離小車柜，操作更簡單。當然主變變低側是否配置隔離柜也要參考廠家意見及場地等因素。

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

2.3#4主變配網擴建方案的探討

有些變電站由于負荷急劇增長，需要擴建第四臺主變。目前#4主變配網擴建方案不盡相同，因此分析探討可行實用#4主變配網擴建方案也是非常有意義的。

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

1、110kV航城站10kV 4M的擴建，由于經典的接線方式3M是沒有預留5433分段隔離柜，5433接火時，其3M必須停電轉檢修;

2、當#4主變停運時候，#3主變則要承擔3M及4M的負荷，#3主變負荷可能過重。當然若采用多主變并列方式運行則操作復雜、風險更高。

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

方案一：如圖6所示10kV4M擴建可以充分利用#2主變變低雙分支的優點，并實現4M擴建不影響2BM、3M運行。此時4M、2BM和3M、2BM之間的關系是類同的，因此當#4主變停電時可以通過542開關靈活地分配負荷。當然在繼電保護方面10kV備自投則應考慮設置優先級等。本文在“分段開關及其隔離小車柜的配置探討”中曾提及到2BM若預留5322隔離小車柜能方便#4主變配網擴建，若在2BM上預留532開關柜則實現4M擴建則沒有那么方便。

如圖6虛線框內所示借鑒此種方式擴建甚至可以方便地實現#5主變配網擴建。當然也#2主變雙分支建設的思路看，2AM、2BM屬于援助性質的小母線，因此在負荷分配上應該讓2AM、2BM有足夠的負荷裕度。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主變配網擴建方案另外一種方案。#4主變是最后一期擴建的，通常開關柜技改不是同期進行的，#3主變變低側雙分支的接線方式為配置四主變的變電站開關柜技改提供另外一種參考意見。

2.4 兩主變變電站配網建設的探討

目前，不少變電站根據負荷的預測，在初期建設為兩主變，隨著負荷的增長再進行#3主變擴建。由于一般的初期建設考慮了#3主變擴建，因此在#2主變變低側依舊采用雙分支設計。因此當#2主變停電時，#1主變可以通過521分段開關柜給2AM供電，2BM則成為孤立的母線，則不可避免地造成停電。因此這種建設方法還不夠合理，如下提供兩個建設方案：

方案一：如圖8所示，將2AM、2BM臨時接通，這樣當#2主變停電時，#1主變可以為2AM及2BM供電，加強了供電的可靠性。當#3主變擴建時則拆除臨時接通的連接線。此種建設方法，在深圳供電局有一些變電站得到應用。此種擴建方法也有一些不足，當#3主變擴建時需要拆除臨時接通的連接線，會造成2AM、2BM短時間的停電。此外當一臺主變故障時，另外一臺主變則要承擔全站負荷，主變容量可能不足。

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

因為變電站的10kV饋線是根據用戶需要逐條投產的，通常1M、2AM全部饋線投產完可能需要數年。而#3主變及其配網建設時間是可控的（2個月左右）。一般的，變電站建設是適度超前的，變電站的負荷，通常在前期需求較緩慢，隨著變電站周邊經濟發展，后期負荷增長較快。因此可以巧妙利用用電需求的特點，選擇適當的時機擴建#3主變及2BM其他設備，減少了設備的折舊損耗及運行維護工作。此外，應用此種建設方案，當一臺主變停電時，由于2BM沒有饋線開關柜，故另一主變承擔的負荷也不會過重，非常符合主變負載的設計原則。

2BM上建設#2站用變設備是由于變電站內供電必須要可靠的雙電源供電。此外由于有#2站用變開關柜，2BM其他設備擴建時，2BM轉檢修只需停#2站用變，則無須停#2主變，實現擴建不影響供電的可靠性。

2.4接地變、母線避雷器、電容器等配網設備布置的探討

如圖10所示，目前廣州等一些地區110kV 變電站將10kV接地變硬接（即不通過開關）在10kV 變低母線橋上，這樣節省10kV接地變的開關柜。在操作上，此種設計更加簡便。例如在#1主變停電檢修，10kV 1M 用#2主變通過521分段開關供電操作，#1、#2接地變是不允許并列運行的，但因接地變硬接在母線橋上，停#1主變切斷其變低開關時已將#1接地變隔離開，操作步驟更少。當然，在此種接線方式，若10kV接地變故障時，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備，因此在110kV變電站10kV接地硬接在母線橋上是可行的。

當然220kV變電站由于主變有三個電壓等級且在變低側有限流電抗器，10kV接地變都通過開關柜安排在母線上。

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所示若站用變開關柜分別布置在母線末端則站用變可方便地布置在其開關柜旁邊）等設備優化布置方案也在實踐和應用中。

2.6 10kV配網優化的建設方案小結

如圖11所示，通過上述探討，得出10kV配網優化建設的小結論：

1）分段開關、分段隔離柜應分屬不同的高壓室，這樣檢修更安全;

2）分段隔離柜為擴建提供便利并為實現整個高壓室全停提供條件，而主變變低側隔離柜作用不明顯，在條件允許的情況下應取消;

3）#4、#5主變配網擴建可以充分利用#2主變變低側雙分支的優點，若2AM、2BM上預留分段隔離小車且合理布置其柜內母排，則后期擴建接火不影響用戶供電;

4）兩主變配置的變電站可以根據負荷增長特點進行合理建設，在一些地區甚至在2BM只建設#2主變變低側502B開關柜和#2站用變，以減少設備的折舊損耗。

5）10kV接地變、10kV母線避雷器、站用變、電容器等配網設備可以根據運行情況進行合理布置;

3 結語

目前，10kV配網建設方案已經日臻成熟，設計人員若在變電站10kV配網建設、技改、擴建做好準備，則10kV配網將供電更可靠、運維更安全、擴建更容易、設備更精簡，折舊損耗更低。

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作者簡介：

張穎才（1984-），工程師，大學本科，從事變電檢修工作、電網建設管理。

（作者單位：深圳供電局有限公司）