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1、环网式供电与环网柜的设计标准及继电保护相关问题分析 经常有同志问到有关环网柜的一下问题。大家对环网式供电与环网柜有许多不同理解。民规;JGJ162021与根据国家标准10kV及以下变电站设计标准;GB5005394对环网式供电及环网柜选用都没有作出规定。据悉GB50053修订讨论稿已出，好似增加了对环网式供电的规定，但内容很少。国外解决了环网式供电的继电保护问题，提高了环网式供电的可靠性，环网式供电应用比拟普遍。国内现在有些地区也开始推广环网式供电，但由于设计标准及继电保护等方面的原因，大家有在设计中存在不少问题。我把有关问题整理出来，请审阅，如果有年轻同志感兴趣，可请他们重新整理一下，或就其
2、中某一问题进行更加深入的分析，然后寄给有关杂志供大家参考与讨论。1环网式供电与环网柜环网式供电与环网柜是两个不同概念。环网式供电是配电系统接线方式之一，环网柜是一种开关柜设备。环网式供电可以采用环网柜，也可以采用其他型号的开关柜；由于环网柜造价低体积小，用于环网式供电，同样也可以用于其他形式的供电系统主接线。2配电系统接线方式配电系统接线方式有：单回路放射式、双回路放射式、有公共备用干线的放射式，单回路树干式、单侧供电双回路树干式、双侧供电双回路树干式，以及单侧供电环网式、双侧供电环网式等。各种接线方式见附图。企事业单位及住宅小区外部配电系统接线方式由当地供电部门决定，只要能够满足供电可靠性要
3、求就可以了。企事业单位及住宅小区内部配电系统接线方式，就需要由设计单位根据供电可靠性要求、以及经济合理性来决定。3放射式供电有一级负荷的用户应采用双回路放射式或有公共备用干线的放射式供电，对于一级负荷中的重要负荷还需要考虑自备柴油发电机或UPS不间断电源作为备用电源。有一级负荷的用户如果无法取得双回路放射式或有公共备用干线的放射式供电，可采用单回路放射式供电，但必须设计自备柴油发电机或UPS不间断电源作为备用电源。4树干式供电树干式供电投资少，但供电可靠性也低，供电线路发生故障所有用户都会停电，只能够用于对供电可靠性要求不高的用户。架空线发生事故后查找与处理的时间都比拟短，农村10kV电网普遍
4、采用架空线与柱上变压器结合的树干式供电，有些城市10kV电网也采用架空线与柱上变压器结合的树干式供电。现在有些城市10kV电网采用电缆π接箱与箱式变压器结合的树干式供电，发生事故后查找与处理的时间都比拟长。树干式供电直接采用电缆与箱式变压器时，电缆在箱式变压器高压侧一进一出，高压接线与环网式供电的环网室相同，但它只有一个电源，环网式供电那么有两个电源。树干式供电总电源出线采用断路器与微机保护，每个用户电源进线一般采用熔断器保护。继电保护整定比拟困难，距离总电源近的用户发生事故，容易引起总电源出继电保护动作越级跳闸。树干式供电总电源出线微机保护应采用带延时电流速断，当距离总电源近的用户发生
5、事故引起总电源出继电保护动作跳闸时，可适当增加总电源出线微机保护带延时电流速断的动作延时时间。5环网式供电环网式供电与树干式供电的区别除了有两个供电电源外，供电电源在每个用户都有一进一出，当一段供电线路发生事故后，就可以将此段供电线路两端的隔离插头、隔离开关、负荷开关或断路器翻开，就可以恢复供电，从而缩短了事故停电时间。6环网式供电的继电保护与运行方式环网式供电的继电保护比拟复杂，所以国家标准继电保护和平安自动装置技术规程;GBT142852021，第4.4.2.3条规定：310kV环形网络不宜出现环形网络即闭环运行方式，应开环运行。当必须以环形网络即闭环方式运行时，为简化保护，可采用故障时将
6、环网自动解列而后恢复的方法;。第4.5.2.2条规定：环形网络宜开环运行，并辅以重合闸与备用电源自动投入装置来增加供电可靠性。如必须以环网方式即闭环运行时，为简化保护，可采用故障时先将环网自动解列而后恢复的方法;。国家标准电力装置的继电保护和安自动装置设计标准;GBT500622021，对环网式供电的继电保护与运行方式没有作出具体规定，但在第5.0.3条第2点中规定：对双侧电源线路，可装设带方向或不带方向的电流速断保护和过电流保护。当采用带方向或不带方向的电流速断保护和过电流保护不能满足选择性、灵敏性或速动性求时，应采用光纤纵联差动保护作为主保护，并应装设带方向或不带方向的过电流保护作为后备保
7、护;。根据此条规定又可以理解为环网式供电可以以环形网络即闭环运行方式。虽然有上述规定，但由于数字式微机保护装置用于环网式供电，还有许多功能需要改良；这就给环网式供电的电气设计以及一次设备与继电保护选择带来许多问题，对环网式供电可靠性提高以及推广都产生了一定影响。7环网式供电继电保护与一次设备选择1环网式供电环网室的电源进出线环网式供电的每个环网室有一路电源进线与一路电源出线共计两路电源线。根据用户用电量大小有一台或两台及以上变压器出线。2环网式供电的继电保护1我国目前环网式供电根本上选用环网柜，环网柜的电源线与变压器出线都采用高压熔断器保护，选择性比拟差；对环网式供电的推广带来一定影响。有些供
8、电部门规定环网式供电环网室不超过5个，继电保护存在的问题是原因之一。2随着数字式微机保护装置的普遍采用，有些环网式供电设计也采用了数字式微机保护装置。但目前我国生产的数字式微机保护装置功能上满足不了环网式供电的某些要求，在一次设备选择上没有统一规定，设计中经常遇到许多问题。3环网式供电的电源进出线一次设备选择与继电保护设计1环网柜的电源进出线都采用高压熔断器保护，两路电源进出线无继电保护时可选用电缆插头或隔离开关，有继电保护要求时选用高压熔断器与隔离开关或高压熔断器与负荷开关；需要测量时才选用电流互感器。也可以选用数字式微机保护装置此时应要设计电流互感器，一次开关最好选用高压断路器，继电保护功
9、能可以加强，但一次开关设备价格较高。2两路电源进出线选用电缆插头、隔离开关或负荷开关，处理事故以及运行方式变化需要断开时，必须在断开总电源情况下才能够操作。采用高压断路器可以直接进行操作。3有些设计选用负荷开关，同时选用要数字式微机保护装置，此时需要增加电流互感器，因为负荷开关不能够断开短路电流，所以数字式微机保护装置的电流速断保护应退出，只保存过电流与过负荷等保护。由于目前我国生产的数字式微机保护装置功能虽然比拟强，但目前还满足不了环网式供电的某些要求，保护整定困难，所以设计中采用此方案需要慎重。4环网式供电的变压器出线一次设备选择与继电保护设计1变压器出线必须有继电保护，可以选用高压熔断器
10、保护，也可以选用数字式微机保护装置。选用高压熔断器保护还需要选用隔离开关或负荷开关，以便在变压器检修前先断开高压侧电源。隔离开关或负荷开关必须能够断开变压器空载电流，所以300kVA及以下容量的变压器可以选用隔离开关。300kVA以上容量的变压器需要选用负荷开关，对于负荷开关断开变压器空载电流的能力也需要与负荷开关生产厂家落实。2变压器出线选用数字式微机保护装置，如果不选用高压断路器，选用高压熔断器与负荷开关，数字式微机保护装置的电流速断保护应退出，只保存过电流与过负荷等保护。由于数字式微机变压器保护装置是专门用于变压器保护，除过电流与过负荷保护外，还有单相接地、温度与瓦斯等保护，此时选用数字
11、式微机变压器保护装置还是可以的。8各配电系统各种接线方式供电可靠性分析1放射式供电放射式供电的可靠性比拟高，当采用单回路放射式供电，应设计柴油发电机或UPS作为备用电源，通过备用自动投入保证一级负荷供电的可靠性。当采用双回路放射式供电时，供电部门同意两路电源同时运行时，应采用单母线分段母联备自投运行方式保证保证一级负荷供电的可靠性。供电部门不同意两路电源同时运行时，应采用一路电源为主供、一路电源为备用的线路备自投运行方式保证保证一级负荷供电的可靠性。并由自备柴油发电机或UPS不间断电源作为一级负荷中重要负荷的后备电源。备自投的动作时间事故停电时间一般为13s。对于计算机系统等要求备用电源无扰即
12、无延时切换的负荷，应选用UPS不间断电源作为后备电源。一路电源为主供、一路电源为备用的运行方式，为便于检修宜采用单母线分段，母线分段可采用开关开关或隔离柜，需要带负荷分闸时应选用断路器。2树干式供电树干式供电，当线路发生故障后所有用户都会停电，而且线路故障处理完之后，才能恢复供电。架空线故障处理时间比拟短，电缆线路故障处理时间就比拟长，事故停电时间一般可能需要按照天计算。3环网式供电1环网室电源进出线采用电缆插头或隔离开关无继电保护环网室电源进出线采用电缆插头或隔离开关时，由于电源进出线没有继电保护，当线路发生故障后，正在运行的一路电源就会跳闸，所有用户也都会停电。但由于环网式供电有两个电源，
13、此时只要在停电情况下，将发生故障线路两端的电缆插头或隔离开关断开，再将环网式供电的两个电源都合闸送电，所有用户就可以恢复供电，事故停电时间一般可能需要按照小时计算。2环网室电源进出线采用电动隔离开关无继电保护环网室电源进出线采用电动隔离开关，无继电保护，整个环网式供电采用微机远距离监控时，当线路发生故障后，就可以利用微机远距离监控对环网式供电的电动隔离开关以及两个电源进行合分闸操作，发生故障线路两端的隔离开关断开后，所有用户就可以恢复供电，事故停电时间就可以缩短一些。3环网室电源进出线采用高压熔断器保护与隔离开关或负荷开关环网室电源进出线采用高压熔断器保护与隔离开关或负荷开关时，当线路发生故障
14、后，高压熔断器就会断开，如果继电保护选择性动作，发生故障线路与电源之间的用户就可以不停电。继电保护选择性差时，发生故障线路与电源之间的某些用户也可能停电。当线路发生故障后，将发生故障线路两端的隔离开关断开后，就可以将环网式供电的两个电源都合闸送电，事故停电时间一般可能需要按照小时计算。如果整个环网式供电采用微机远距离监控时，就可以利用微机远距离监控将环网式供电的两个电源都合闸送电，事故停电时间就可以缩短一些。4环网室电源进出线采用高压断路器与数字式微机保护装置目前我国环网式供电一般采用开环运行，选用数字式微机保护装置保护后，由于其选择性比拟好，发生故障线路与电源之间的用户停电几率就比拟小。因为
15、数字式微机保护装置具有事故记录功能，观察到故障发生的时间与地点，事故的处理时间就可以缩短，事故停电时间一般可能需要按照分钟计算。如果环网式供电采用微机远距离监控时，就可以利用微机远距离监控将环网式供电的两个电源都合闸送电，事故停电时间就可以更短一些。如果能够利用数字式微机保护装置的备用电源互投功能，就可以进行备用电源自动投入，但此时需要将发生故障线路与开环点备用电源相邻的断路器也自动断开，所以要求数字式微机保护装置的能够进行改良。也可以在备用电源投入后数字式微机保护装置再进行一次选择性动作，将发生故障的线路切除。如果环网式供电为闭环运行方式，环网室电源进出线再采用高压断路器与数字式微机保护装置
16、时，当线路发生故障后，由于数字式微机保护装置的保护选择性比拟好，发生故障线路两端的继电保护就会动作，相应断路器就会跳闸，不会发生事故停电。所以国外环网式供电采用闭环运行比拟多。我国也应研究与开发用于环网式供电数字式微机保护装置，使环网式供电也能够保护运行。9环网式供电与环网柜开展方向环网式供电在设计上存在许多问题，只有在开发出专门用于环网式供电的数字式微机保护装置，增加保护选择性连锁、线路光纤纵差保护、单相接地保护功能以及备用电源互投功能后，一次设备采用高压断路器或真空负荷开关，环网式供电在设计上存在的许多问题才能够得到解决，环网式供电的可靠性才能够得到提高，其应用范围才能够得到扩大。曾经与几
17、个环网柜生产厂家就这方面的问题进行过交流，他们也感觉到上述问题需要解决，但他们没有技术力量开发专门用于环网式供电的数字式微机保护装置。也曾经与几个数字式微机保护装置生产参加讨论过这个问题，他们认为技术上没有问题，如何与一次设备配合，以及在总体方案上如何考虑，还需要设计单位与环网柜生产厂家参与。附图1放射式供电系统图附图2树干式供电系统图附图3单侧电源环网式供电系统图附图4双侧电源环网式供电系统图附图5某单位环网式供电系统图附图6宁夏银川供电局居住小区放射式供电系统图一附图7宁夏银川供电局居住小区放射式供电系统图二附图8宁夏银川供电局居住小区放射式供电系统图三附图9宁夏银川供电局居住小区环网式供电系统图四