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浅析开闭所环网柜应用的若干技术问题

??发布日期:2016-6-22

【摘要】结合配电网对配电设备的要求,对开闭所环网柜应用中的一次接线、环网柜型式、五防装置、开关设备及操作电源系统的选择配置问题作了探讨。

随着城市配电网的发展,对设备的要求不断提高,经历了不同时期与不同类型的发展。其中以10kV环网柜为基础的开闭所,由于其经济、便捷、高效的优势,在城市配网中发挥着越来越大的作用。本文总结我局近年来的应用经验,结合实际,对开闭所环网柜应用中的若干技术问题作如下探讨,供读者参考。

1一次主接线选择

开闭所要求一次接线简单清晰,采用单母线或者单母线分段接线。当采用单母线分段接线时,2路电源进线取于不同变电站或者同一变电站的不同母线段,6~10路出线,如此接线简单,运行维护方便。如负荷较集中但超出单个开闭所的供电范围的居民小区,需多个分散的开闭所供电,这类开闭所以设计为"手拉手"接线为优,"放射状"接线(即单电缆环网联结,开环运行)方式为次,其优点是:遇故障时,甩开故障点,可用环网恢复供电,提高供电可靠性。

2环网柜的选型

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4种。 产气式和压气式环网柜由于存在开断负荷时弧光外露,电寿命较低,检修维护工作量大,可靠性不高等缺陷,一般不被采用。 真空环网柜具有负荷开关操作功率小,开断转移电流大,容易实现操作等优点而被广泛采用。 SF6环网柜开断和绝缘性能优异,操作过电压低,操作功率小,是一种全封闭、全绝缘、免维护的产品。由于其性能优良、运行可靠、体积小等优点而受供电部门和用户的普遍欢迎。

小型化智能箱式开闭所的开关柜推荐选用进口的SF6开关柜,比如施耐德、ABB、西门子等公司的负荷开关柜。这些产品的可靠性高、体积小、免维护周期在 20a以上。

以施耐德SM6环网柜为例,此柜是可扩展??樽楹鲜浇鹗裘芊釹F6开关柜??鼐哂斜蘸稀峡拥?种位置并具有闭锁功能。模拟母线能可靠地显示开关的闭合、断开及接地3种位置; 所有控制功能元件集中在正面操作板上,简化了操作;并有明显的带电指示器;柜内可配置电流互感器、继电器、跳闸线圈等,满足自动化及计量要求;开关柜与电缆的连接无须使用电缆头。

3"五防"装置

开闭所环网柜"五防"是指防止误分、合开关,防止带负荷拉、合隔离开关,防止带电挂(合)接地线(开关),防止带接地线(开关)合断路器(隔离开关),防止误入带电间隔等五项措施。现有的环网柜内负荷开关一般有2种结构:①只有合、分功能的二工位负荷开关 ②具有三工位的负荷开关。产气式、压气式及真空负荷开关以二工位居多,而SF6负荷开关以三工位为多。这类负荷开关用于馈电回路时优势非常明显。接地工位提供了很好的安全措施??梢月?quot;五防"要求。对防止带电合接地开关(或挂接地线),通过负荷开关与接地开关的联锁来实现,具有当负荷开关断开,出线侧无电时,才可操作接地开关。电缆室门板与接地开关之间设有闭锁装置,只有接地开关闭合时才能打开门板,反之,只有门板闭合时才允许打开接地开关。但当三工位负荷开关用于进线柜时,由于现在开闭所一般采用电缆进出线,进线柜接线是下进上出,则有可能发生带接地刀合负荷开关的误合事故。为防止误操作,对三工位开关应采取防误联锁措施,可采取如下措施:采用加装进线侧和接地开关的电磁闭锁方式。确保在进线带电时,不能操作接地开关,从而也就无法打开前柜门,防止误入带电间隔操作。

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4进出线开关设备的选用

环网柜开关?;ど璞秆≡褚话阌辛街滞揪叮阂皇抢枚下菲?,另一种是用负荷开关。断路器既可断开正常负荷电流也可断开短路电流。负荷开关一般用于开断正常工作电流。即负荷电流,但它与熔断器配合使用时,则具有一定的开断短路电流能力。

对环网供电单元来说,开闭所进线大多数情况下没有必要采用断路器,而是用负荷开关。其一是经济上比较合算。对于同样的电压等级,同样容量的负荷开关+熔断器,价格仅为断路器的几分之一。其二是断路器?;さ纳舷录都恫钆浜戏浅@?,因为环网配电网络首端断路器(即变电所的10kV馈线断路器)的?;ど柚靡话阄核俣?s,过流0.5s。若环网柜中采用断路器,即使整定为0s动作,由于断路器固有动作的分散性,也很难保证不是上级断路器动作,所以开闭所进线宜采用负荷开关。在实现综合自动化前,当主线发生短路故障时,由变电所动作切除故障。

对于出线?;ざ?,其负荷为直接的配电变压器,其容量一般不大于1250kVA,极少数达1600kVA,对于容量不超过1600kVA的配电变压器采用负荷开关+熔断器的组合比采用断路器更为有效:一是结构型式简单,造价低;二是?;ぬ匦院?,短路试验证明,当变压器内部发生故障时,为使油箱不爆炸,必须在20ms内切除短路故障,而断路器的全开断时间由三部分组成:继电器?;さ亩魇奔?断路器的固有动作时间+燃弧时间,一般需要三周波60ms,而限流熔断器则可保证在10ms内切除故障,熔断器与负荷开关配合使用,熔断器动作后,由撞击器启动负荷开关的脱扣器,负荷开关定时联动开断,从而保证变压器的安全。如果配变容量较大大于1600kVA则宜选用断路器。

5操作电源配置

在开闭所中,由于开关柜数量较少,线路结构简单,多为单回路或双回路进线,基本上没有所用电源或外电源,这给开关操作电源的选取带来一定困难。目前,主要由以下几种供电方式:TV供电方式、DC供电方式、UPS供电方式。

(1)TV供电方式主要是利用TV向操作回路提供电源。一种方法是直接利用TV提供100V操作电源;另一种方式是由TV经中间变压器提供220V操作电源。当进线柜要承担电能计量功能时,由于计量用TA或TV必须使用独立的二次线圈,如果计量和操作回路分别使用一组TV,则很难装在一台高压开关柜中,对于这种情况,往往对TV二次侧采用双绕组的方式,一组精度为0.2级的绕组用于计量,另一组大容量绕组用于提供操作电源。因此,如果操作回路中有整流器件,将产生谐波并耦合到计量回路中,对计量精度产生影响。此外,对于TV供电方式,当高压母线或进线发生两相或三相短路时,电压互感器安装处的残压非常低,二次电压下降到低于断路器分闸线圈最低动作电压,若采用微机?;?,将使?;ど璞覆荒苷9ぷ?。

(2)DC供电方式是采用蓄电池通过直流电源屏向操作回路提供电源。系统正常运行时,由整流回路或高频开关电源提供直流操作电源。交流失电时,由蓄电池经稳压回路提供直流操作电源。直流电源可靠性好但造价高,开闭所由于结构紧凑,放置直流屏也很困难。目前,直流电源箱和壁挂直流电源这种小型直流电源体积小,可挂在墙上或墙角安装且价格为同类直流电源屏的1/3~1/2,在很多项目中已开始采用,这种操作电源提供方式,取得了很好的效果。

(3)UPS供电方式是低压系统交流电源通过UPS向操作回路供电。当系统发生故障时,UPS通过将蓄电池的直流电逆变成交流电不间断地向操作回路和?;ど璞腹┑?。高压电源正常时,由低压电源向操作回路供电,系统失电或故障时由UPS供电。UPS供电,操作电源不受高压母线电压的影响,可避免TV供电方式时出线的计量问题和?;ぞ芏窒?。总之,开关操作电源采用TV供电方式,虽然不需要在高压柜以外增加设备,但对电能计量和?;せ芈范加星痹诘挠跋?,在工程设计时应尽量避免使用TV供电方式。DC供电方式和UPS供电方式没有对高压电源的依赖性,对计量和?;っ挥杏跋觳⒕哂泻芨叩目煽啃?。对于有条件的开闭所可优先选择操作电源采用DC供电。如果从节省工程造价角度出发可选用UPS供电方式也完全可以满足可靠性的要求。

6结语

环网柜在城市配电中得到越来越广泛的应用,在开闭所环网柜设计选型时,只有根据实际要求制定适当的方案,才能在保证安全可靠的前提下,提高经济性。

版权所有 ?2016 湖北德乐电力科技有限公司

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