10kV環網柜及雙環網供電在城市供電中的應用與技術改進

王路路

摘 ?要：環網供電在我國雖早已提出，但在80年代之前尚很少推廣與應用，那時我國經濟發展緩慢， 城市中高層民用建筑及大型公共建筑物很少， 城市供電系統基本上是以10 kV作為供配電源，以放射式與樹干式相結合的供配電接線方式，供電與用戶及城市規劃之間矛盾并不突出。

關鍵詞：10kV環網柜;雙環網供電;城市供電;技術改進;

前言：

目前， 人們已經認識到環網供電有著其獨特的優越性，在城市民用建筑中采用環網供電系統和環網開關柜新產品，能使配電網絡簡化，管理方便，出現故障易于查找， 特別是在沒有兩個獨立電源而只有一個電源的情況下，采用環網供電，在其供電線路一端出現故障的情況下，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.隨著城市建設規模的擴大， 城市的用電量及單位面積負荷密度不斷增長， 10 kV 及以上電壓等級的輸變電設施深入城市中心區建設已成為一種必然趨勢。隨著電網建設速度的不斷加快， 城市供電工程規劃和建設的外部環境也在發生著較大變化。土地作為一種不可再生資源， 其消耗速度隨著城市建設的擴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荷中心， 并且需滿足對應等級變電站建設的用地規模、進出線條件要求等。在城市中心區， 符合變電站建設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，電網建設前期工作在規劃、用地、環評等方面，相關報批程序愈加繁瑣， 周期長。新建變電站征地、拆遷成本呈不斷上升趨勢， 甚至出現輸變電設施拆遷征地等費用數倍于變電站建設費用的情況。

2.城市建設與電網建設不同步。高壓廊道落實難，中壓管網不同步高壓線路走廊的清賠費用不斷攀升，影響項目建設進度， 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新建線路須采用電力電纜敷設。但是由于市政建設與電網建設存在部分不同步，造成部分變電站建設沒有相應的路網配套，市政道路沒有預留城市電力管道。城市公共配網節點預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。原有桿上變改造為城市公共配電節點，如電力環網柜。但受現場限制，市政道路紅線內并無預留公共配網設施的位置， 使得電力環網柜只能設置在人行道上 不僅影響景觀，更對城市交通安全造成影響。

二、10kV環網柜及雙環網供電在城市供電中的應用與技術改進

1.環網供電接線方式。從建筑電氣設計角度來講， 主要是對某一個環網供電單元站（下稱環網站）進行設計， 一個環網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中的10 kV高壓配電室，這個環網站可建在環網供電線路中的起點、中間或末端。環網站內的多回路環網開關柜的聯柜就是通常所說的環網單元。典型的環網單元接線方式為一進、一出、一變 ; 其派生出的接線可為一進、一出、兩變或三變。另外，環網供電中，網線截面的選擇也是一個很重要的因素， 它是根據網中供電單元的多少及每個環網站負荷的大小來選擇的。

2.環網柜的應用。隨著我國經濟不斷的發展，舊城市中改擴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 城市供配電網中，由于種種原因，不能采用環網供電系統，而只能沿用舊有的供配電系統來滿足目前供配電的要求?，F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， 變電設備一般情況采用干式變壓器，而在開關柜選擇上，負荷開關加熔斷器式環網開關柜與斷路器（少油開關）式高壓開關柜相比有突出的優點。負荷開關和斷路器的作用不同，因而其結構相差甚遠，一個開關投入和切出負荷是經常的，而短路保護則是較少的。斷路器結構復雜，操作機構龐大，造價昂貴; 負荷開關加熔斷器則是把控制和保護兩個功能分開， 經常發生的投切負荷用負荷開關來完成，而較少發生的短路保護由熔斷器來完成。這樣，可將結構復雜、價格昂貴的斷路器由結構簡單、價格便宜的負荷開關加熔斷器代替，從而減少了投資。采用負荷開關加熔斷器的環網柜，比采用斷路器的成套開關柜體積小，高度低，它不僅可以減少高壓配電室的面積和降低層高，而且環網柜不需要操作電源， 不需要專門的控制室， 可進一步減少占用面積，這對于民建高層內的配電所更具優越性。環網開關柜安裝、調試方便，維護簡單，進一步提高了其綜合效益。采用負荷開關加熔斷器的環網柜變電所設計簡單， 只要繪出一次系統圖和平面布置圖即可，省掉了復雜的二次接線、盤面布置、端子板和操作電源系統圖，減輕了設計工作量。因該變電所設在地下一層，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， 同時變電所內還需設置兩臺500kV A干式變壓器，在這種情況下， 在初步設計中采用了負荷開關加熔斷器的環網柜， 有效地解決了占地面積小的困難。

3.現有10kV環網柜旁路檢修方法。在配網系統中，當某個環網柜發生故障時，可利用旁路電纜作業法對故障部分進行不停電作業，從而解決檢修導致的停電時間較長的問題。10kV環網柜包括有備用間隔和無備用間隔2種，其不停電作業方式也存在差別。對有備用間隔的環網柜可采用對有備用間隔的待檢修環網柜，可利用柔性電纜、負荷開關、T型接頭和柔性電纜與環網柜連接頭搭建旁路作業系統，通過帶電插拔連接頭，實現對待檢修環網柜不停電作業。但在配網系統中仍存在大量無備用間隔的環網柜，在其他條件不變的情況下，改變柔性電纜的長度，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，但過電壓倍數均小于2。在斷開電纜接頭后必須對終端進行有效絕緣遮蔽，對環網柜及分支箱的接頭及時進行絕緣封堵，對電纜終端頭須利用絕緣氈布進行嚴密遮蔽;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。應通過控制負荷開關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。作業人員應使用專用的插拔操作桿，其絕緣長度應按照4p.u.進行設計。與檢修有備用間隔的環網柜的不同之處在于，對于無備用間隔的環網柜，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，現有方法均通過在環網柜之間建立旁路，而兩環網柜距離通常超過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。筆者提出一種改進的旁路電纜作業方法，從而實現在用戶供電不間斷的前提下完成無備用間隔故障環網柜的檢修。具體操作利用環網柜之間的原有電纜、負荷開關、T型接頭及少量柔性電纜搭建旁路系統，配合負荷開關的分合閘操作、環網柜的倒閘操作及電纜帶電插拔操作，即可實現用戶供電不間斷檢修。

結束語：

從國外幾十年運行經驗和深圳特區運行情況看， 城市民用建筑中變電所采用負荷開關加熔斷器保護干式變壓器是行之有效的。過去那種不分使用場合和負荷性質，一律采用斷路器既不經濟也不科學，應積極推廣環網接線， 使城市電網布局更為合理。

參考文獻

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