环网式供电的有关问题探讨

环网式供电的有关问题探讨

供配电系统的接线方式涉及到供电的可靠性与运行的经济性。供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划正确处理近期与远期发展的关系，并根据负荷的性质、用电容量、地区供电条件，合理确定供电方案与一次系统接线方式。10kV供配电系统接线方式有放射式、树干式与环网及其组合式等。

1放射式供电

放射式供电是由上一级变配电站引出专用线路向用户供电，供电可靠性比较高。对于有一级负荷的用户，还要求由两个上一级变配电站引出两路专用线路供电。地区供电条件满足不了要求时，备用供电线路可以采用非专用线路，必要时可由用户设置自备电源。

2 树干式供电

2.1 树干式供电是由一路供电线路向多个用户供电，采用架空线时引向每个用户时安装跌落保险或柱上断路器进行保护。单回路树干式供电只能用于三级负荷的用户。双回路树干式供电可用于二级负荷的用户。2.2 树干式供电如果采用电缆，发生事故后事故查照与处理都比较困难。采用电缆接箱，没有保护措施，电缆一旦发生事故，停电面积就非常大。

2.3 双回路树干式供电可靠性可提高，但比环网式供电要多一路供电线路，一般较少采用。

3 环网式供电

3.1 环网式供电分为单侧环网式供电与双侧环网式供电两种。图一为单

侧环网式供电的一次系统单线图。两路电源引自上一级同一变电站的两段母线。一般两路电源同时供电，由中间断开开环运行，也可以两路电源一路供电、一路备用闭环运行。采用高压熔断器保护选择性很差，采用断路器加继电保护，保护装置整定选择性配合比较困难，所以只能用于二、三级负荷。

3.2 图二为双侧环网式供电的单线系统图。两路电源分别引此上一级两个不同变电站。供电可靠性有所提高，正常运行时由一侧电源供电；或两路电源同时供电，在中间某一处断开开环运行。为防止并联运行应加闭锁。发生故障要手动切换，一般只能用于二、三级负荷。

3.3 大中型城市在城区有许多10kV配电所（开闭所）。10kV配电所（开闭所）由两路电源供电，然后再向周围用户供电。如果采用变配电站综合自动化（微机保护）系统，其保护与自动化功能结合环网式供电的特殊要求进行一些改进，10kV配电所（开闭所）也可以采用环网式供电，这样就有利于城市电缆线路的设计与敷设。

3.4 有些城市供电部门不再单独设置10kV配电所（开闭所），而是把10kV配电所（开闭所）设置在用户变配电站的配电室，单独设计一个环网室，由供电部门投资与管理。这是一个经济合理的方案，此时10kV 配电所（开闭所）采用环网式供电更为合理。

4 环网式供电一次系统主接线的改进

4.1 环网式供电采用变配电站综合自动化（微机保护）系统后，环网式供电一次系统主接线可进行改进，改进方案见图三。首先要全部采用断

路器，以便实现保护跳闸与备用电源自动投入。引到用户的供电电源引出线也应采用断路器，并加继电保护。这样用户变配电站电源进线可以不在安装断路器与继电保护，以减少继电保护配合级数，有利于继电保护的整定，并可节约投资。用户变配电站电源进线只安装隔离刀闸，作为停电检修时的断开点。由于10kV配电所（开闭所）单独设计一个环网室，由供电部门投资与管理；计量可安装在引到用户的供电电源引出线开关柜内，这样用户就不需要再设置高压计量。

4.2 随着城市供电网规模的不断扩大，对地电容电流也越来越大。供电电源中性点最好串联电阻后直接接地。采用变配电站综合自动化（微机保护）系统后，发生单相接地事故直接跳闸。此时按照继电保护要求，需要采用三电流互感器；电压互感器就可以不再采用Y/Y/△（开口三角形）型，采用V/V型能够提供电能测量电压就可以了。

4.3 如果城市供电网供电电源中性点不允许接地，就需要安装零序电流互感器，并采用Y/Y/△（开口三角形）型电压互感器，由变配电站综合自动化（微机保护）装置，进行单相接地事故报警或跳闸。此时可采用二电流互感器。一次系统主接线改进方案见图四。

5 采用环网式供电后变配电站综合自动化（微机保护）装置功能的改进5.1 采用环网式供电后变配电站综合自动化（微机保护）装置应增加保护选择性连锁功能。发生短路事故后，个装置之间及时交换短路信号，进行处理后再跳开应该跳开的断路器。

5.2 如果变配电站综合自动化（微机保护）装置具有方向保护功能，环网式供电继电保护的选择性会得到更大的改善，运行方式也可以改变。电力系统变配电站综合自动化（微机保护）系统的线路保护装置具有方向保护功能，但成本比较高，有些功能也不需要。环网式供电两侧电源短路容量不同，以及电缆线路距离不同时，短路电流大小就不同。用于环网式供电的变配电站综合自动化（微机保护）装置，可以根据短路电流大小不同发出不同信号。速断保护整定值也可为两套，利用不同整定值发出不同短路信号，就可以判别出方向，见以下事故分析。

5.3 采用环网式供电的变配电站综合自动化（微机保护）系统的电源进线装置应具有备用电源自投功能，实现备用电源自投后可以提高环网式供电的可靠性。

6 环网式供电事故分析

6.1 环网式供电事故分析见图五。假设环网式供电开环运行，一侧电源为主供，二侧电源为备用。当靠近主供电源侧K1点发生短路事故，上一级环网室QF2跳闸，各变配电站综合自动化（微机保护）装置采集不到短路电流，也就不发出短路信号。

当靠近备用电源侧K2点发生短路事故，QF2与QF3变配电站综合自动化（微机保护）装置分别发出短路信号，QF2无延时速断跳闸。QF3收到QF2的短路信号后，延时速断跳闸，作为后备保护。QF1收到QF2与QF3的短路信号后，再延时速断跳闸，作为第二级后备保护。

6.2 当K3点发生短路事故，QF2与QF3不发出短路信号，QF1收不到

短路信号时，无延时速断跳闸。当K4点发生短路事故，QF2不发出短路信号，QF3发出短路信，并无延时速断跳闸，QF1收到QF3发出的短路信号时，再延时速断跳闸，作为后备保护。

6.3 当K5到K10任意一点发生短路事故，相对应的QF4到QF7分别发出短路信号，并无延时速断跳闸（QS3平时处于断开位置）。QF1、QF2与QF3分别收到短路信号，延时速断跳闸，作为后备保护。

6.4 当K11或K12发生短路事故，相对应的QF4或QF5分别发出短路信号，并无延时速断跳闸（QS3平时处于断开位置）。环网室的QF4到QF7分别收到短路信号，延时速断跳闸，作为后备保护。

6.5如果变配电站综合自动化（微机保护）装置保护功能改进后，可以实现方向保护，环网式供电可以考虑并列运行。如果两侧电源的短路容量与短路电流相差不大，可以考虑在短路容量小的一侧电源出线安装电抗器，有利于速断保护的整定，并可用短路电流的区别来实现方向保护。这些问题还需要进行更加深入的研究。

7 环网式供电的单相接地保护

7.1 如果环网式供电的电源中性点串联电阻后接地，发生单相接地后为对地短路事故，可以按照上述事故分析，来进行保护。

7.2 如果环网式供电的电源中性点不接地，发生单相接地后为接地故障。故障电流为三相对地不平衡电容电流，大小等于全10kV系统一相对地电容电流总和的三倍，方向改变为由线路流向电源。

7.3 在环网室的各路出线安装零序电流互感器，母线安装Y/Y/△（开口三角形）型电压互感器后，就可以检测出发生单相接地的出线回路。单