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摘要：广州中新知识城220kV知识城站投运后，南方电网公司黄埔供电局借鉴新加坡电网组网经验，在广州黄埔区中新知识城南起步区率先采用高可靠的20 kV花瓣型接线方式并合环运行，该花瓣型配电网属于正常合环运行的电网，在建设设计过程中遇到了开关房位置、设备选型、运行方式选取、变压器容量选择、设备技术参数等技术问题。文章详细分析了以上问题。
关键词：运行方式；开关房；设备；电缆选型设计
中新知识城选址在广州东北部(即黄埔区九龙镇)，规划面积123平方公里，中新广州知识城是中新政府又一跨国合作标志性项目，中新广州知识城的发展愿景是以知识经济为创新模式，汇聚高端产业与人才，打造一座经济、人文与生态高度和谐及可持续发展的城市。未来的20年，占地123平方公里的知识城将成为一座为50万人提供生活、工作、学习、休闲的城市。由于20kV电压等级能够比较妥善的解决传统10kV电压等级供电半径不足、线损过大和供电线路末端电压低等问题，同时在同等输配电能力下可节省线路走廊，而且设备造价费用增加不多，因此，国内部分城市在负荷密度高、供电范围大的新区，采用20kV电压等级供电。
1、中新知识城20kV花瓣型配电网简介
1.1电网运行方式简介
按照《中新知识城电网规划设计原则》要求，知识城高压电网规划为220kV直降20kV电压序列模式，其中220kV电网采用自愈式环网接线，20kV配电网参考新加坡花瓣型接线方式，合环运行。
知识城中压配电网花瓣接线示意如图1所示。为降低短路电流，每个花瓣的两回电源线路来自于同一变电站的同一段20kV母线，每两个花瓣之间通过联络线形成联络。正常运行方式下，花瓣合环运行，联络线处于充电运行状态。
根据 《广州供电局中新知识城智能配电网技术规范实施细则》要求，对20kV知识城智能配电网一次网架，由环网开关站配出线接入公用配电站和专变用户，并在环网开关站和配电站中配置相应的智能二次设备。
2、20kV开关房配置设计原则
2.1开关站配置原则（气体绝缘断路器柜）
为提高知识城供电可靠性，实现故障发生时在最小范围内切除的目标，20kV环网内各间隔采用断路器，即变电站出线、配电房各间隔均采用断路器。
开关站分为同一环网节点开关站（配置9台断路器柜、1台站用变高压接电柜（断路器或熔丝柜）、1台站用变本体柜、1台房内联络隔离柜和2台母线PT柜）和不同环网之间的联络开关站，联络开关站相比环网节点开关站多配置一台环网联络断路器柜，开关站最小尺寸（L*W*H）为9.00*7.64*4m，可以采用独立式和附属大楼式两种。按当地供电局运行要求，配置了11面断路器，其中7面断路器可供用户配电馈线使用。
2.2二次智能设备
包括一体化配电终端（12回路及以上（建议选用14回路））、一体化环境监测终端、一体化交直流电源系统、通讯屏（配置2台工业级交换机及光纤配线架等设备）各一套，一体化配电终端和一体化环境监测终端都采用光纤通信方式，将相关数据通过开关站内通信屏接入相应网络。
图2
2.3配电设备运行参数
广州电网主网联系紧密，系统短路容量大，各电压等级短路电流易超标。知识城电网采用220kV直降20kV供电模式，在选用高阻抗变压器后，20kV电网三相短路电流仍接近25kA。若考虑分布式电源接入20kV电网，则三相短路电流会超过25kA。
1)三相短路电流过大，既限制了运行方式的安排，也对配电网中20kV断路器的选择造成困难。为了抑制20kV电网的三相短路电流，需要考虑从运行方式(如变压器并列或分列运行)、变电站内主变压器参数(如容量和短路阻抗百分比)等方面采取措施。
2)单相接地短路电流小,知识城20kV电网配电线路均为电缆线路，中性点选择经小电阻接地。若参考经小电阻接地的10kV电网，将单相接地最大短路电流限制在577A以内，则20kV电网发生接地故障时零序电流小(特别是高阻接地)，反映接地故障的快速主保护纵联零序电流差动保护无灵敏度，导致其拒动而扩大事故范围。
3)常规备自投所挽救的负荷有限。为进一步提高供电可靠性，需在失去上级电源的情况下，依靠备自投将本花瓣负荷通过联络断路器转由相邻花瓣供电。
因此，需要提出能保证更高供电可靠性的控制方案。
3设备、电缆选型
3.1电缆统一按阻燃交联聚乙烯电缆考虑，电缆敷设环境温度：年最高温度45℃，年最低温度-10℃。电缆导体额定温度90℃。短路时(最长持续时间不超过5s)电缆导体的最高温度不超过250℃。最大工作电流作用下的缆芯温度，不得超过电缆使用寿命确定的允许值。20kV配网干线电缆宜选用300mm2规格的电缆。额定电压U:20kV。最高运行电压Um:24kV。额定频率：50Hz。配电选型一般为ZRYJV22-18/24kV-3×70mm2，ZRYJV22-18/24kV-3×240mm2 ZRYJV22-18/24kV-3×300mm2
3.2根据《中新广州知识城智能配电房设备配置规范》要求，配电房20kV断路器选用短路分段能力容量为31.5kA的铠装空气绝缘型小车开关柜。但是是市场上还没有20kV的电压等级，热稳定电流容量仅能达到25kA/3S。
根据计算结果，选取100MVA主变压器后，在未来该变压器低压侧接入30MW的分布式电源的条件下，三相短路电流仍限制在25kA以下，20kV开关热稳定电流可按25kA考虑。最终，20kV配电房断路器选择为热稳定电流25kA。
4. 花瓣两路电源的选取,
正常运行时知识城两台主变压器应分列运行，花瓣两路电源必须选取同一主变压器变低的同一段20kV母线。若花瓣电源出自于同一变低的不同的母线(如图3所示)，当主变压器“-1”故障时，备自投动作导致两台主变压器通过花瓣合环运行(如图4所示)，三相短路电流会大于25kA。
图5 20kV系统接线图
5.结语
本文介绍了广州中新知识城20kV花瓣型配电设计过程中的若干设计原则、设备、电缆选型等进行了论述，得出以下结论：
1）花瓣两路电源必须选取同一主变压器变低的同一段20kV母线
2）对20kV知识城智能配电网一次网架，由环网开关站配出线接入公用配电站和专变用户，并在环网开关站和配电站中配置相应的智能二次设备。
3）20kV配电房断路器选择为热稳定电流25kA、电缆选型为ZRYJV22-18/24kV-3×300mm2等。
参考文献
[1]广东电网有限公司20kV配网工程标准设计《第二部20kV户内开关站》
[2]《广州供电局中新知识城智能配电网技术规范实施细则》
[3]基于配电管理系统的花瓣型配电网供电恢复控制策略。2016.10
[4]20kV花瓣型配电网若干技术问题分析2015.9
论文作者:邓程文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/12
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