1、浅谈对 10kV 环网供电技术的认识与研究摘 要环网供电技术是在传统的断路器供电技术的基础上发展起来的，其结构和性能都优于国内大多数城市所采用的供电模式。本文介绍了 10kV 环网供电技术的发展前景和技术特征，进而对其工作原理做了分析和研究，最后介绍了环网供电技术的设计应用。 关键词10kV 环网供电；断路器；环网开关柜 中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01 一、引言 目前，随着我国城市化建设的逐步发展和进步，国内电网用户对日常供电的可靠性提出了越来越高的要求，相关部门及电力公司对环网供电技术的研究也进一步提高。明显地，越来越多的用户要
2、求对电力行业原有配电设备的质量提出了更为严格的技术要求，同时也对现有配电网络的稳定性和可靠性提出了更高的标准。长期以来，中国国内的 10？kV配电网大部分是采用放射形供电的模式，运作起来出现了较多的弊病和问题，主要体现在该模式下无论在某一个位置出现了故障，都将会造成整条线路上的大面积停电现象，而且这种停电时间一般较长，因此其可靠性较差。为了改变这种旧的供电模式产生的不良现象，改善居民供电状况，近年来开始采用环网接线技术实现供电系统的开环运行，该接线方式因其具有多于一个的电源向用户进行供电，因而大大提高了供电过程的可靠性和稳定性，受到业内广泛认可。 二、国内 10kV 环网供电技术发展前景 根据
3、中国城网 10kV 配电方式具有占地面积大、投资高、可靠性低、电网复杂等缺陷和问题，通过进一步研究断路器、熔断器以及负荷开关等技术的应用，目前已经实现 10kV 环网供电技术的推广和运用。早在 80年代中期以前，国内 10kV 配电系统多采用放射式，配以树干式互相结合的接线方式，较少采用环网接线技术。随着市场经济迅速发展，国内城市高层建筑以及大型公建设施不断涌现，城市功能越来越趋向完善和复杂化，大多数用户要求有两路或两路以上电源供电功能，因此对供电可靠性要求越来越高。国外先进的环网供电技术在一些相对较为发达国家的运行实践表明，熔断器保护变压器的特性要优于断路器，且能够有效地保护变压器。科学研究
4、表明，环网开关柜的安装、调试都非常方便，运行维护相对较为安全简单，且非常易于实现电网技术的自动化管理。由此可见，在国内电力行业推广和运用环网柜比采用断路器柜具有更好的综合经济效益。早在二十世纪八十年代，我国就有人提出了环网供电这一概念，当时由于生产环网柜的技术尚不够成熟和完善，以至于影响和阻碍了环网柜的推广和进一步应用。改革开放以来，国内沿海城市的资金相对比较充足和完备，因此这些地方大多选用进口设备进行电力设施的投建，例如著名的 ABB 公司产品 RGC 型 SF6 环网柜，就得到了较好的应用。最近几年，我国在研制和引进技术用于环网结线的负荷开关和熔断器方面取得了很大的成绩，目前可供选择的设备
5、不断问世，其综合技术性能均达 80 年代后期国际同类产品的水平。综上所述，环网供电及环网柜的大规模使用符合中国城市化建设发展的基本需求，尤其适用于负荷较集中的地区。 三、10kV 环网柜的技术特征分析 目前，国内普遍采用的环网柜主要为负荷开关+熔断器柜、空气绝缘负荷开关柜，其次是真空负荷开关柜。在一些经济相对发达的地区，SF6绝缘的负荷开关柜、断路器柜使用比较常见，内地则十分少见。实践表明，环网柜不仅适用于环式配电系统，同时也适用于当前大多数 10kV 配电系统的放射式或树干式配电的终端配电所接线。以往国产的负荷开关因其很容易出现触头灭弧的情况而导致性能较差，具有故障开断能力小，操作困难，寿命
6、短，三相不同步分、合闸等问题和弊病，大大限制了在断路器柜内的使用范围。 现在装在环网柜内的新型负荷开关，无论在结构上还是性能上，都有了很大的改变。在结构方面，其触头形式为筒形触头，触点上面带有筒形灭弧管元件，能够保证在断开电流过程中主触头分开后几毫秒内还保持传导电流的功能，继而迅速断开，确保了主触头之间不产生电弧等危险情况；在性能方面，它具有良好的电气性能，较大幅度地提高了负荷开关的开断能力和使用寿命。当前，国内 10kV 负荷开关的开断能力主要有 400A、630A 和 1250A 三种，三者分别可以分合 5000kVA、8500kVA和 17000kVA 的负荷；其负荷开关的操作方式主要有
7、伞齿轮手动、旋转手动、交流或直流电动操作等几种，每一种操作方式均带有弹簧储能机构。当开关轴旋转，使曲柄弹簧机构的螺旋压簧储能，在过死点将触电管相应移至“合”或“分”的位置后，实现能量的有效释放，达到高速度分、合闸的效果。在负荷开关+熔断器组合的环网柜中，熔断器是开断电流很高的限流熔断器，开断过程是熔体熔化而引起的电弧在石英砂作用下灭弧断开电路，同时熔断器撞针启动负荷开关的弹簧储能撞击器，实现负荷开关三极触头的同步分闸。整个开断过程按反时限的时间特性，在10ms 内迅速切断故障，不会出现缺相供电现象。由于动作时间很短，转移电流远小于故障电流峰值，有效地保护了线路和设备。 （其中，转移电流是指熔断
8、器的熔体熔断使弹簧储能撞击器将负荷开关分闸的整个过程中线路承受的故障电流。 ）因此，负荷开关+熔断器环网柜保护更加安全可靠，环网供电线路设计也不需要进行短路电流校验等复杂的技术模拟程序，因而节省了整条线路的工程造价和设计成本。同时，环网柜结构相对比较紧凑合理，其散热性能比手车柜要好，柜体的外形尺寸较小，占地面积不大，在一定程度上节约了空间成本。 四、10kV 环网供电技术的工作原理及其设计应用 10kV 环网供电设备的主要工作原理是基于电压延时方式，该方式下，对于分段点位置的开关而言，其在正常工作时的开关处于常闭的状态。当供电线路由于意外停电或者其他故障而出现失压现象时，线路中的所有开关将同时
9、处于打开状态。在首次进行重合操作之后，则根据控制器设计的延时设置，实现整条线路的分段逐级投入，直至投到故障段后线路再次跳闸，故障区段两侧的开关因感受到故障电压而闭锁。当所内断路器再次合闸后，正常区间恢复供电、故障区间通过闭锁而隔离。对于联络点位置的开关，在正常时感受到两侧有电压时为常开状态，当一侧电源失压时，该联络开关开始延时进行故障确认，延时时间整定值为故障侧线路完成对故障确定并闭锁的时间。在延时时间完成后，联络开关投入，后备电源向故障线路的故障后端正常区间恢复供电。 环网柜一般采用手动弹簧储能操作方式。当采用电动弹簧储能操作，并设有继电保护、信号要求功能的环网柜时，应根据要求提供交流或直流
10、二次电源，一般宜采用交流弹簧储能操作方式。交流二次电源可由电压互感器柜提供。小型系统宜采用手动弹簧储能操作方式。此时，超温、瓦斯保护和信号显示所需的电源，因超温和瓦斯都是在变压器运行状态发生，为简化系统、节省投资，保护、信号电源可从变压器低压侧引出，与超温、瓦斯信号线共用一根控制电缆引至环网柜。 五、结束语 国外环网供电技术运用了数十年，总结国外环网技术的经验和国内经济发达地区的运行情况来看，10kV 电网宜采用负荷开关+熔断器保护变压器模式，杜绝过去那种不分使用场合和使用性质的断路器模式。因此，国内城市建设应加大环网供电技术的投建，尽快改变城市电网现状，优化城市电网布局。 参考文献 1 范瑜，郑文秀等。10kV 玻璃钢壳箱式变电站的研制J；黑龙江电力；1991（6）. 2 李子，周鸿昌。环网供电及环网柜性能分析J；上海电力学院学报；1994（3）. 3 陈庭记，程浩忠等。城市中压配电网接线模式研究J；电网技术；2000（9）. 4 李向奎。城市配电网接线方式探讨J；电力自动化设备；2002（1）. 作者简介 李鹏（1989） ，男，本科，山西省长治市屯留县，助理工程师，现就职于潞安集团供电处，主要从事变电站运行方面的工作。
