变电站10kV配网建设探讨

【摘  要】优秀的变电站配网建设方案，能提高电网的供电可靠性，减少电网设备维护和管理工作量，创造更安全的检修环境，并能使扩建更方便。本文根据深圳供电局变电站10kV配网设备的运行及扩建技改经验，探讨分段隔离柜、主变变低隔离柜配置和两主变、四主变变电站10kV配网建设方案以及10kV接地变、站用变建设方案，探索供电更可靠、检修更安全、扩建更容易、设备更精简的10kV配网建设方案。

【关键词】隔离小车柜配置;#4主变配网扩建方案;两主变变电站配网建设方案;接地变配置方案;安全可靠;设备精简;扩建方便

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配网建设方案日臻成熟，但在细节配置尚未规范。本文通过结合深圳供电局10kV配网设备的运行经验及扩建技改经验，探索供电更可靠、检修更安全、扩建更容易、设备更精简的10kV配网建设方式，旨在为变电站10kV配网建设、技改、扩建等提供参考意见。

1目前变电站10kV配网建设概况

1.1、10kV配网主流接线方式已经成熟

目前，一般的变电站都配置三台主变（或远期扩建成三台主变），#1、#3主变变低侧各建为一段母线，而#2主变变低侧双分支。这种设计模式简单可靠，在任意一台主变停电的时候都能非常合理地分配负荷。这种10kV配网的主流接线方式已被广大地区认可。

1.2、细节配置不尽相同

在细节上，各个地方供电企业，不同的电力设备供应商的细节配置不尽相同。尤其在10kV分段隔离小车柜的配置上，不同的电网企业，甚至是同个电网企业在不同变电站配置也不尽相同。隔离小车柜的配置牵涉到供电的可靠性、检修维护的安全、扩建的方便，因此隔离小车柜的配置有必要进行规范。当然在接地变、站用变、电容器等配网设备配置也不尽相同。

1.3、#4主变配网扩建方案不尽相同

一般的变电站都配置三台主变，采用经典的三主变主流接线方式建设，但有些变电站变电站由于负荷急剧增长，需要扩建第四台主变。目前#4主变配网扩建方案不尽相同，因此分析探讨可行实用#4主变配网扩建方案也是非常有意义的。

2配网建设的建设的探讨

2.1、分段开关及其隔离小车柜的配置探讨

目前，10kV配网的主流接线方式已经非常成熟，但在10kV分段开关、分段隔离小车柜的细节布置上，不同供应商的方案不尽相同。分段设备的布局牵涉到供电的可靠性、检修维护的安全扩建的方便因此有必要进行规范。如下通过比较两个不同供应商的10kV分段开关及其隔离小车柜的布置方案，探讨分段开关及其隔离小车柜的配置方式。

如图1所示为220kV祥和站10kV配网的配置方式，图2为110kV新安站10kV配网的配置方式（目前祥和站只有两台主变，为了更好地和祥和站接线方式进行比较，故110kV新安站省略了其#3高压室的设备）。两者的区别在于220kV祥和站521分段开关柜、5212分段隔离柜都布置在#2高压室内，而110kV新安站521分段开关柜布置于#1高压室内，5212分段隔离柜布置于#2高压室内，521、5212柜布置的差异往往在主接线图上是体现不出来的。此外在2BM预留了5322分段刀闸柜。相比而言，110kV新安站的配置方式更优：

1）当2AM、2BM转检修时（例如进行开关柜清扫工作），在220kV祥和站其#2高压室521分段开关靠1M侧静触头是带电的，而在110kV新安站由于521分段开关布置在#1高压室，当2AM、2BM轉检修时#2高压室则是全停。在现场同个高压室的所有开关柜都是并排起来的，从检修的安全角度而言，110kV新安站的配置方式更优。从图1、图2也可以看出，由于连接#1、#2高压室的母排在高压室的上方，显然连接521开关柜和5212隔离小车柜母排的用量110kV新安站比220kV祥和站更多。

2）220kV祥和站2BM没有预留分段隔离柜或分段刀闸柜，当#3主变扩建投产时，10kV3M分段设备接火时，其2BM必须停电转检修;而图二由于预留了5322分段隔离柜，当10kV 3M扩建则不影响2BM运行。在深圳地区如图2所示 5322分段隔离柜的位置上更多配置的是532开关柜（甚至没有预留分段设备），但相比而言预留5322分段隔离柜更优：5322隔离小车柜较532开关柜更经济;‚预留5322隔离柜可以更方便地实现#4主变配网科学扩建。

2.2、主变变低隔离小车柜的配置探讨

目前，不同变电站甚至同个厂家在不同变电站对主变变低侧隔离小车柜配置方式也不尽相同。根据深圳地区的运行经验，变低隔离小车柜也曾经发生过几起故障，因此变低侧隔离小车的配置与否也是值得探讨的。

2.2.1主变变低隔离柜配置位置探讨

如图3组图所示为主变变低隔离开关配置。图3.1为变低侧隔离开关柜的逻辑示意图，从逻辑图上看当主变转检修5011隔离小车拉至检修位置时，好像501开关柜是不带电。但在现场，由于开关柜是并排布置的，分段隔离柜配置位置的不同，也会给运行维护造成差异。图3.2是规范的布置方式，501开关柜分布于最末端，其后柜没有母线穿过，主变转检修5011隔离小车拉至检修位置时，501开关柜则不带电的;如图3.3所示（220kV 固戍站3M布置方式），较图3.2其501开关柜和5011隔离柜位置调换，在此种情况下501后柜上有10kV母线穿过，即便主变转检修5011隔离小车拉至检修位置时，其后柜的上柜门内的10kV母线是带电的。图3.4所示（110kV 湾厦站多个站布置方式），变低侧设备布置在母线中间，同样由于501后柜上部有10kV母线布置，因此若501开关柜出现一些故障（如需检修整个开关柜）时，则导致要停母线，而图3.2的布置方式则不会影响母线运行。

目前，不同厂家在10kV变低侧隔离柜配置方式不尽相同，经过图3组图的分析，相对而言图3.2是布置方式更优。

2.2.2取消变低侧隔离柜探讨

如图3所示，501开关柜和5011隔离小车柜的配置顺利实现了变低母排连接并且主变停电时候变低侧有两个明显断点，但其在运行方式上作用不明显，也存在一定的故障率，因此取消变低侧隔离小车也是值得探讨的。如图4所示通过把与母线桥连接的母排布置在变低开关柜的后部（在此种母线联接方式上 则变低开关柜前后柜门间的尺寸则稍大），则可省去了变低隔离小车柜。在深圳地区欢乐站、五村站等部分变电站主变变低侧都无配置隔离小车柜，操作更简单。当然主变变低侧是否配置隔离柜也要参考厂家意见及场地等因素。

变低隔离柜在运行方式上作用不明显，且曾发生过几起由于其故障引起母线停电的案例，若如图4所示通过优化母排省去了隔离柜，变低侧设备的故障的将更少，因此在条件允许的情况下应取消变低侧隔离柜，目前在广州局近年新建的变电站中，普遍采用了无变低侧隔离柜设计。此外，若无变低隔离柜配置，则变低开关柜可更灵活地布置（因为变低开关柜的位置也要参考主变布置的位置）。

2.3#4主变配网扩建方案的探讨

有些变电站由于负荷急剧增长，需要扩建第四台主变。目前#4主变配网扩建方案不尽相同，因此分析探讨可行实用#4主变配网扩建方案也是非常有意义的。

如图5所示为110kV航城站配网接线方式，其中5433分段隔离开关及#4主变都是由于负荷急剧增长，后期扩建的。从航城站的接线图可以了解到两点：

1、110kV航城站10kV 4M的擴建，由于经典的接线方式3M是没有预留5433分段隔离柜，5433接火时，其3M必须停电转检修;

2、当#4主变停运时候，#3主变则要承担3M及4M的负荷，#3主变负荷可能过重。当然若采用多主变并列方式运行则操作复杂、风险更高。

通过上述分析目前#4主变配网扩建还不是非常合理。如下提供两种#4主变扩建参考的方案：

方案一：如图6所示10kV4M扩建可以充分利用#2主变变低双分支的优点，并实现4M扩建不影响2BM、3M运行。此时4M、2BM和3M、2BM之间的关系是类同的，因此当#4主变停电时可以通过542开关灵活地分配负荷。当然在继电保护方面10kV备自投则应考虑设置优先级等。本文在“分段开关及其隔离小车柜的配置探讨”中曾提及到2BM若预留5322隔离小车柜能方便#4主变配网扩建，若在2BM上预留532开关柜则实现4M扩建则没有那么方便。

如图6虚线框内所示借鉴此种方式扩建甚至可以方便地实现#5主变配网扩建。当然也#2主变双分支建设的思路看，2AM、2BM属于援助性质的小母线，因此在负荷分配上应该让2AM、2BM有足够的负荷裕度。目前深圳四主变变电站的110kV平湖站采用了类似的接线方式。

方案二：如图7所示：为#4主变配网扩建方案另外一种方案。#4主变是最后一期扩建的，通常开关柜技改不是同期进行的，#3主变变低侧双分支的接线方式为配置四主变的变电站开关柜技改提供另外一种参考意见。

2.4 两主变变电站配网建设的探讨

目前，不少变电站根据负荷的预测，在初期建设为两主变，随着负荷的增长再进行#3主变扩建。由于一般的初期建设考虑了#3主变扩建，因此在#2主变变低侧依旧采用双分支设计。因此当#2主变停电时，#1主变可以通过521分段开关柜给2AM供电，2BM则成为孤立的母线，则不可避免地造成停电。因此这种建设方法还不够合理，如下提供两个建设方案：

方案一：如图8所示，将2AM、2BM临时接通，这样当#2主变停电时，#1主变可以为2AM及2BM供电，加强了供电的可靠性。当#3主变扩建时则拆除临时接通的连接线。此种建设方法，在深圳供电局有一些变电站得到应用。此种扩建方法也有一些不足，当#3主变扩建时需要拆除临时接通的连接线，会造成2AM、2BM短时间的停电。此外当一台主变故障时，另外一台主变则要承担全站负荷，主变容量可能不足。

方案二：如图9所示，在初期建设时候2BM上只建设#2主变变低B分支502B开关柜和#2站用变开关柜，以减少设备（如2BM的其他开关柜及其电容器组等）折旧损耗及设备维护工作量。

因为变电站的10kV馈线是根据用户需要逐条投产的，通常1M、2AM全部馈线投产完可能需要数年。而#3主变及其配网建设时间是可控的（2个月左右）。一般的，变电站建设是适度超前的，变电站的负荷，通常在前期需求较缓慢，随着变电站周边经济发展，后期负荷增长较快。因此可以巧妙利用用电需求的特点，选择适当的时机扩建#3主变及2BM其他设备，减少了设备的折旧损耗及运行维护工作。此外，应用此种建设方案，当一台主变停电时，由于2BM没有馈线开关柜，故另一主变承担的负荷也不会过重，非常符合主变负载的设计原则。

2BM上建设#2站用变设备是由于变电站内供电必须要可靠的双电源供电。此外由于有#2站用变开关柜，2BM其他设备扩建时，2BM转检修只需停#2站用变，则无须停#2主变，实现扩建不影响供电的可靠性。

2.4接地变、母线避雷器、电容器等配网设备布置的探讨

如图10所示，目前广州等一些地区110kV 变电站将10kV接地变硬接（即不通过开关）在10kV 变低母线桥上，这样节省10kV接地变的开关柜。在操作上，此种设计更加简便。例如在#1主变停电检修，10kV 1M 用#2主变通过521分段开关供电操作，#1、#2接地变是不允许并列运行的，但因接地变硬接在母线桥上，停#1主变切断其变低开关时已将#1接地变隔离开，操作步骤更少。当然，在此种接线方式，若10kV接地变故障时，则其相连的主变也必须停电，但目前110kV变电站在主变N-1的情况下普遍不影响供电的可靠性，此外10kV接地变是故障率很低的设备，因此在110kV变电站10kV接地硬接在母线桥上是可行的。

当然220kV变电站由于主变有三个电压等级且在变低侧有限流电抗器，10kV接地变都通过开关柜安排在母线上。

此外母线避雷器（已禁止硬接在母线上改为布置在PT小车上）、电容器组（均衡分布在各段母线）、站用变（两台站用变开关分别分布在1M、2BM则站用供电更可靠，如图10所示若站用变开关柜分别布置在母线末端则站用变可方便地布置在其开关柜旁边）等设备优化布置方案也在实践和应用中。

2.6 10kV配网优化的建设方案小结

如图11所示，通過上述探讨，得出10kV配网优化建设的小结论：

1）分段开关、分段隔离柜应分属不同的高压室，这样检修更安全;

2）分段隔离柜为扩建提供便利并为实现整个高压室全停提供条件，而主变变低侧隔离柜作用不明显，在条件允许的情况下应取消;

3）#4、#5主变配网扩建可以充分利用#2主变变低侧双分支的优点，若2AM、2BM上预留分段隔离小车且合理布置其柜内母排，则后期扩建接火不影响用户供电;

4）两主变配置的变电站可以根据负荷增长特点进行合理建设，在一些地区甚至在2BM只建设#2主变变低侧502B开关柜和#2站用变，以减少设备的折旧损耗。

5）10kV接地变、10kV母线避雷器、站用变、电容器等配网设备可以根据运行情况进行合理布置;

3 结语

目前，10kV配网建设方案已经日臻成熟，设计人员若在变电站10kV配网建设、技改、扩建做好准备，则10kV配网将供电更可靠、运维更安全、扩建更容易、设备更精简，折旧损耗更低。

参考文献：

[1]仇学礼，马林生，黄涛，等。提高变电站高压开关柜运行可靠性的研究[J].安徽电力，2016（02）：26 - 30.

[2]GB 50150-2006 电气装置安装工程电气设备交接试验标准

[3]朱锋伟.高压开关柜的安装工艺与技术要点研究[J].江西建材，2017，03：200+204.

作者简介：

张颖才（1984-），工程师，大学本科，从事变电检修工作、电网建设管理。

（作者单位：深圳供电局有限公司）