10kV環(huán)網(wǎng)柜及雙環(huán)網(wǎng)供電在城市供電中的應(yīng)用與技術(shù)改進(jìn)

王路路

摘 ?要：環(huán)網(wǎng)供電在我國雖早已提出，但在80年代之前尚很少推廣與應(yīng)用，那時我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢， 城市中高層民用建筑及大型公共建筑物很少， 城市供電系統(tǒng)基本上是以10 kV作為供配電源，以放射式與樹干式相結(jié)合的供配電接線方式，供電與用戶及城市規(guī)劃之間矛盾并不突出。

關(guān)鍵詞：10kV環(huán)網(wǎng)柜;雙環(huán)網(wǎng)供電;城市供電;技術(shù)改進(jìn);

前言：

目前， 人們已經(jīng)認(rèn)識到環(huán)網(wǎng)供電有著其獨特的優(yōu)越性，在城市民用建筑中采用環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)和環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜新產(chǎn)品，能使配電網(wǎng)絡(luò)簡化，管理方便，出現(xiàn)故障易于查找， 特別是在沒有兩個獨立電源而只有一個電源的情況下，采用環(huán)網(wǎng)供電，在其供電線路一端出現(xiàn)故障的情況下，能夠保證用戶用電，從而提高了用電的可靠性。

一、城市供電工程實施的主要問題

1.隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大， 城市的用電量及單位面積負(fù)荷密度不斷增長， 10 kV 及以上電壓等級的輸變電設(shè)施深入城市中心區(qū)建設(shè)已成為一種必然趨勢。隨著電網(wǎng)建設(shè)速度的不斷加快， 城市供電工程規(guī)劃和建設(shè)的外部環(huán)境也在發(fā)生著較大變化。土地作為一種不可再生資源， 其消耗速度隨著城市建設(shè)的擴(kuò)張與提速而急劇加快。220 kV 及以下變電站要求深入到城市負(fù)荷中心， 并且需滿足對應(yīng)等級變電站建設(shè)的用地規(guī)模、進(jìn)出線條件要求等。在城市中心區(qū)， 符合變電站建設(shè)條件的用地越來越少， 選址難度越來越大。前期工作難、征地難、拆遷成本高，電網(wǎng)建設(shè)前期工作在規(guī)劃、用地、環(huán)評等方面，相關(guān)報批程序愈加繁瑣， 周期長。新建變電站征地、拆遷成本呈不斷上升趨勢， 甚至出現(xiàn)輸變電設(shè)施拆遷征地等費用數(shù)倍于變電站建設(shè)費用的情況。

2.城市建設(shè)與電網(wǎng)建設(shè)不同步。高壓廊道落實難，中壓管網(wǎng)不同步高壓線路走廊的清賠費用不斷攀升，影響項目建設(shè)進(jìn)度， 并提高了整體工程造價。同時， 因城市景觀需要，政府部門要求城市中心區(qū)新建線路須采用電力電纜敷設(shè)。但是由于市政建設(shè)與電網(wǎng)建設(shè)存在部分不同步，造成部分變電站建設(shè)沒有相應(yīng)的路網(wǎng)配套，市政道路沒有預(yù)留城市電力管道。城市公共配網(wǎng)節(jié)點預(yù)留少城市更新改造深化， 特別是市政道路改造， 要求原有架空線路采用電力電纜沿電力排管敷設(shè)。原有桿上變改造為城市公共配電節(jié)點，如電力環(huán)網(wǎng)柜。但受現(xiàn)場限制，市政道路紅線內(nèi)并無預(yù)留公共配網(wǎng)設(shè)施的位置， 使得電力環(huán)網(wǎng)柜只能設(shè)置在人行道上 不僅影響景觀，更對城市交通安全造成影響。

二、10kV環(huán)網(wǎng)柜及雙環(huán)網(wǎng)供電在城市供電中的應(yīng)用與技術(shù)改進(jìn)

1.環(huán)網(wǎng)供電接線方式。從建筑電氣設(shè)計角度來講， 主要是對某一個環(huán)網(wǎng)供電單元站（下稱環(huán)網(wǎng)站）進(jìn)行設(shè)計， 一個環(huán)網(wǎng)站也就是人們通常所說的某一棟高層建筑中或一個建筑小區(qū)中的10 kV高壓配電室，這個環(huán)網(wǎng)站可建在環(huán)網(wǎng)供電線路中的起點、中間或末端。環(huán)網(wǎng)站內(nèi)的多回路環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜的聯(lián)柜就是通常所說的環(huán)網(wǎng)單元。典型的環(huán)網(wǎng)單元接線方式為一進(jìn)、一出、一變 ; 其派生出的接線可為一進(jìn)、一出、兩變或三變。另外，環(huán)網(wǎng)供電中，網(wǎng)線截面的選擇也是一個很重要的因素， 它是根據(jù)網(wǎng)中供電單元的多少及每個環(huán)網(wǎng)站負(fù)荷的大小來選擇的。

2.環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，舊城市中改擴(kuò)建建筑或大型民用建筑不斷的增多，用電量隨之增多，在舊有的10 kV 城市供配電網(wǎng)中，由于種種原因，不能采用環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，而只能沿用舊有的供配電系統(tǒng)來滿足目前供配電的要求。現(xiàn)在新增加的大型民用建筑，特別是每一棟高層建筑10 kV 變電所都占有一定的建筑面積， 變電設(shè)備一般情況采用干式變壓器，而在開關(guān)柜選擇上，負(fù)荷開關(guān)加熔斷器式環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜與斷路器（少油開關(guān)）式高壓開關(guān)柜相比有突出的優(yōu)點。負(fù)荷開關(guān)和斷路器的作用不同，因而其結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)，一個開關(guān)投入和切出負(fù)荷是經(jīng)常的，而短路保護(hù)則是較少的。斷路器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作機構(gòu)龐大，造價昂貴; 負(fù)荷開關(guān)加熔斷器則是把控制和保護(hù)兩個功能分開， 經(jīng)常發(fā)生的投切負(fù)荷用負(fù)荷開關(guān)來完成，而較少發(fā)生的短路保護(hù)由熔斷器來完成。這樣，可將結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的斷路器由結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜的負(fù)荷開關(guān)加熔斷器代替，從而減少了投資。采用負(fù)荷開關(guān)加熔斷器的環(huán)網(wǎng)柜，比采用斷路器的成套開關(guān)柜體積小，高度低，它不僅可以減少高壓配電室的面積和降低層高，而且環(huán)網(wǎng)柜不需要操作電源， 不需要專門的控制室， 可進(jìn)一步減少占用面積，這對于民建高層內(nèi)的配電所更具優(yōu)越性。環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜安裝、調(diào)試方便，維護(hù)簡單，進(jìn)一步提高了其綜合效益。采用負(fù)荷開關(guān)加熔斷器的環(huán)網(wǎng)柜變電所設(shè)計簡單， 只要繪出一次系統(tǒng)圖和平面布置圖即可，省掉了復(fù)雜的二次接線、盤面布置、端子板和操作電源系統(tǒng)圖，減輕了設(shè)計工作量。因該變電所設(shè)在地下一層，而此層又為交通局所需的車庫占有，為此提供給電氣的用房面積是很有限的， 同時變電所內(nèi)還需設(shè)置兩臺500kV A干式變壓器，在這種情況下， 在初步設(shè)計中采用了負(fù)荷開關(guān)加熔斷器的環(huán)網(wǎng)柜， 有效地解決了占地面積小的困難。

3.現(xiàn)有10kV環(huán)網(wǎng)柜旁路檢修方法。在配網(wǎng)系統(tǒng)中，當(dāng)某個環(huán)網(wǎng)柜發(fā)生故障時，可利用旁路電纜作業(yè)法對故障部分進(jìn)行不停電作業(yè)，從而解決檢修導(dǎo)致的停電時間較長的問題。10kV環(huán)網(wǎng)柜包括有備用間隔和無備用間隔2種，其不停電作業(yè)方式也存在差別。對有備用間隔的環(huán)網(wǎng)柜可采用對有備用間隔的待檢修環(huán)網(wǎng)柜，可利用柔性電纜、負(fù)荷開關(guān)、T型接頭和柔性電纜與環(huán)網(wǎng)柜連接頭搭建旁路作業(yè)系統(tǒng)，通過帶電插拔連接頭，實現(xiàn)對待檢修環(huán)網(wǎng)柜不停電作業(yè)。但在配網(wǎng)系統(tǒng)中仍存在大量無備用間隔的環(huán)網(wǎng)柜，在其他條件不變的情況下，改變?nèi)嵝噪娎|的長度，則帶電插、拔柔性電纜的過電壓隨著柔性電纜長度的增加，帶電插、拔過電壓均隨之增加，但兩者增加形式存在區(qū)別。在帶電插電纜終端頭的過程中，雖然隨著柔性電纜長度的增加過電壓會增大，但過電壓倍數(shù)均小于2。在斷開電纜接頭后必須對終端進(jìn)行有效絕緣遮蔽，對環(huán)網(wǎng)柜及分支箱的接頭及時進(jìn)行絕緣封堵，對電纜終端頭須利用絕緣氈布進(jìn)行嚴(yán)密遮蔽;連接后的接頭必須封裝在具有良好絕緣和防潮性能的絕緣箱內(nèi)。應(yīng)通過控制負(fù)荷開關(guān)的位置來減少空載柔性電纜的長度，從而有效控制過電壓倍數(shù)。作業(yè)人員應(yīng)使用專用的插拔操作桿，其絕緣長度應(yīng)按照4p.u.進(jìn)行設(shè)計。與檢修有備用間隔的環(huán)網(wǎng)柜的不同之處在于，對于無備用間隔的環(huán)網(wǎng)柜，需先帶電插、拔原有電纜線路，都會造成短時停電，給用戶造成不便。另外，不論是有、無備用間隔，現(xiàn)有方法均通過在環(huán)網(wǎng)柜之間建立旁路，而兩環(huán)網(wǎng)柜距離通常超過1km，所需柔性電纜較長，在施工過程中難以有效管理，同時檢修成本也會增加，還可能造成帶電插、拔電纜頭過程中操作過電壓較大的問題。筆者提出一種改進(jìn)的旁路電纜作業(yè)方法，從而實現(xiàn)在用戶供電不間斷的前提下完成無備用間隔故障環(huán)網(wǎng)柜的檢修。具體操作利用環(huán)網(wǎng)柜之間的原有電纜、負(fù)荷開關(guān)、T型接頭及少量柔性電纜搭建旁路系統(tǒng)，配合負(fù)荷開關(guān)的分合閘操作、環(huán)網(wǎng)柜的倒閘操作及電纜帶電插拔操作，即可實現(xiàn)用戶供電不間斷檢修。

結(jié)束語：

從國外幾十年運行經(jīng)驗和深圳特區(qū)運行情況看， 城市民用建筑中變電所采用負(fù)荷開關(guān)加熔斷器保護(hù)干式變壓器是行之有效的。過去那種不分使用場合和負(fù)荷性質(zhì)，一律采用斷路器既不經(jīng)濟(jì)也不科學(xué)，應(yīng)積極推廣環(huán)網(wǎng)接線， 使城市電網(wǎng)布局更為合理。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家電網(wǎng)運維檢修部.10kV 電纜線路不停電作業(yè)培訓(xùn)教材[M].北京：中國電力出版社，2019.