摘要：通信枢纽楼的变配电系统是网络设备的稳定运行的重要保障。本文主要针对 A 通信枢纽楼 10KV 配电系统改造方案中涉及的关键问题从多角度进行论证，提出明确思路和建议，为通信枢纽楼的高压配电系统改造的方案制订提供参考。
关键词：高压配电 备自投 PT
1、案例概述
1.1A 通信枢纽楼 10KV 配电系统现状
A 通信枢纽楼是江苏省苏北某地级市中国电信重要通信机楼之一，原 10KV 配电系统于2001 年投入运行，采用两路进线两段母线供电系统，设备使用上海通用电器（GE） KYN-28 型配电柜，10KV 出线 2 路，计量与 PT 设备各 2 套，母联和隔离 1 套，配置 ABB 真空短路器及老式微机保护。系统设计容量 1250KVA，高峰时段实际使用负荷 1120KVA。在两路供电线路正常情况下两路电源分别供电，互为备用。其中一路出现停电后由值班人员进行人工倒换。自 2016 年开始由于设备老化，陆续出现故障，为保证通信网络的可靠运行，公司决定实施高压配电系统改造。
1.2改造目标
1.2.1设备要求
A 通信枢纽楼是全市重要通信枢纽机楼，也是全省传输干线重要节点之一，供电要求较高。为保证系统高可靠运行，一次和二次设备全部采用合资品牌，系统操作电源也同步更新。
1.2.2容量要求
改造的系统容量至少满足机楼 5 年以上的供电需求，同时系统结构要便于以后低压配电的扩容。
1.2.3高压进线备自投
两条市电进线互为备用，当工作中的进线失电后，自动断开此路进线开关，该段母线由母联接入另一条进线投入工作，以实现少人或无人值守。
1.2.4工程期间的供电安全
配电系统改造期间要保证机楼设备、办公用电正常，停电时间不超过 15 分钟。
2、改造方案
2.1方案概述
图 1：10KV 配电系统一次主接线图
A 通信枢纽楼原高压配电采用的 10KV2 路进线、2 段母线供电方式，供电安全性较高,改
造后的供电方式不变。高压配电系统的一次、二次设备以及配套操作电源全部进行更新；为实现少人或无人值守的目标需要增加系统自动备自投和远程监控功能；考虑近期的网络转型调整的供电需求对系统容量进行了增加；增加两路出线，为将来低压配电系统的增容增加灵活性。
2.2方案步骤
第一步
对内部供电方式进行调整，由双路双变压器供电方式调整为单路、单变压器（1 号变压器）供电。向供电公司申请对 2 号 10KV 供电线路停电。确认 2 号线停电挂上地刀、母联断开，对原二次线进行分段断开，再将 2 段母线相关配电设备进行拆除。
第二步
实施 2 段母线新高压配电设备的安装和调测。第第三步
恢复 2 号 10KV 供电线供电，内部供电进行调整，由新高压柜对 2 号变压器供电，将低压配电调整为 2 号变压器供电，向供电公司申请对 1 号 10KV 线进行停电。
第四步
确认 1 号线停电挂上地刀、将 1 段母线相关配电设备进行拆除。完成 1 段母线相关新设备安装和调测。恢复 1 号 10KV 线路供电，进行两段母线二次连接连接和调测，将低压配电调整为双路双变压器供电方式。
工程竣工。
3、方案关键问题分析
A 通信枢纽楼高压配电改造在确定方案的过程中，主要对设备选型、系统容量、出线柜
的数量、增加备自投和远程监测功能、PT 设备的位置存在不确定性，下面就从这几个方面进行分析和论述。
3.1设备选型
A 通信枢纽楼属于重要局点，供电保障为A 类级别，为高压配电设备长期可靠运行，采购中外合资一线品牌的 10KV 中置式高压柜，二次线综保、备自投等设备同样采购原厂配套设备。
3.2系统容量
A 通信枢纽楼为办公和设备机房合一的综合机楼，建筑面积 36642 平米，共 30 层，其中有三层为机房，其中 10 层为日常办公和营业厅使用。机房内主要有 IGW、IMS 、MSC、BSC 等核心网设备，大中型波分等长途干线传输设备，本地核心传输设备，城域网 CR、BAS、SR 等核心路由器设备。
按照本地网 DC 化改造专项规划要求，从 2018 年开始，数据网络将实施 DC 化网络转型， A 通信枢纽楼将作为络核心 DC 设置于核心层局点，需要增加城域网 IDC CR、vDC 核心路由器、边缘 NFV 资源池等设备，规划期内按照A 市用户规模进行测算，A 通信枢纽楼五年内将增加 DC 机架 50 架，传输设备机架 7 架，机房专用空调三台，供电容量需求 400KVA。
原高压配电系统设计容量 1250KVA，高峰时段实际使用负荷 1120KVA，机房设备负载400KVA，高峰办公核营业负载 720KVA 左右。其中设备负载比较稳定，季节性变化较小；办公负载主要因为中央空调负载季节性变化较大，夏冬开启中央空调期间负载达到 720KVA 左右，其他时间在 200KVA 左右。从近几年供电情况看，办公负荷增长不大，5 年内按照 20KVA 供电容量需求即可。
通过以上分析，A 通信枢纽楼 5 年内用电增长在 420KVA 左右，高峰时段实际使用负荷1120KVA，五年内总用电负荷在 1540KVA。同时经过和变压器厂家技术工程师核实，1600KVA 变压器尺寸可以直接原址替换现有的 1250KVA 变压器，因此高压配电容量选择 1600KVA，这样也为后期进行低压改造降低难度。
3.3出线柜数量
A 通信枢纽楼原高压配电系统采用 2 路出线，给后续低压配电系统扩容带来局限性。因此 A 通信枢纽楼高压配电系统改造方案中增加两个出现柜，这样当后期低压系统需要进行大规模增容时，可以直接从预留出线 10KV 电源给新增的低压配电系统供电，而高压配电系统只需要根据新增加的容量对 PT、CT 设备、10KV 进线电缆进行更换，为后期低压配电增容增加灵活性，
3.4增加备自投和远程监控功能
变配电系统的备自投和远程监控技术从上世纪 80 年代开始快速发展，其核心部分采用高性能单片机，包括 CPU 模块、继电器模块、电源模块、人机对话模块等构成，具有抗干扰性强、稳定可靠、使用方便等优点。其液晶数显屏和备自投面板上所带的按键使得操作简单方便，也可通过 RS485 通讯接口实现远程控制。备自投装置采用交流不间断采样方式采集到信号后实时进行傅立叶法计算，能精确判断电源状态，并实施延时切换电源。备自投具有在线运行状态监视功能，可观察各输入电气量、开关量、定值等信息，其有可靠的软硬件看门狗功能和事件记录功能。现在备自投技术已经相当成熟，10KV 以上配电系统备自投功能在供电系统内部变电站广泛使用，少部分特殊企业得到供电部门认可后可以启用高压配电备自投功能。远程监控功能可以利用通信网络对高压配电设备的运行状态、负荷状态等进行远程监测，同时还可以进行远程人工操作倒换，大大提高工作效率和操作灵活性。通信企业枢纽楼对供电要求较高，加上行业竞争越来越剧烈，提高企业劳动生产率的要求也越来越高，在高压配电系统中增加备自投和远程监控功能可以实现少人或无人值守和远程操作，大大提高企业劳动生产效率。
备自投的分进线备自投和母联备自投，A 通信枢纽楼高压配电系统改造后采用双进线、双母线工作方式，采取的备自投功能属于母联备自投。通过 DTU 设备实现运行数据的实时采集和远程操控。
4 PT 设备位置
高压配电系统必须设置避雷器和 PT 设备。避雷设备通常依据当地的供电质量和夏季雷电层度在总进线和出线位置按照标准进行设置即可；PT 设备在高压配电系统中主要用作测量、保护以及为操作装置提供电源。A 通信枢纽楼原高压配电系统采取独立的直流操作电源， 因此 PT 仅用作测量和保护。
在高压配电系统 PT 的位置有两种：一种是放在主进线断路器前；另一种是放在主进线断路器之后。PT 设备设置在不同的位置具有不同的功能特点。
4.1 PT 设备位于主进线断路器前
优点：备自投状态自动倒换，基本不需要人工干预。
PT 放在进线之前，主要是对进线电源测量采样，在采用母联备自投方式时可以实现几种备自投状态的自动切换。母联备自投的正常工作逻辑状态一般有三种：“101”、“110”、 “011”，系统日常运行时两段母线都分别供电（“101”状态），任何一路断电后，进线断路器跳开,母联投入，负荷由现有电源段供电（“110”或“011”状态），当另外一路进线恢复供电时，则系统自动恢复至设置原状态（“101”状态）。
缺点：PT 设备在异常情况时，不能得到及时的保护。
在出现异常情况时，进线断路器进行保护动作断开后 PT 设备任然处于带电状态，得不到保护，容易引发高压击穿烧毁。规避该缺点的方法就是在进线计量柜前安装安全防护用的高灵敏断路器，出现异常情况及时断开，以便实时保护相关配电设备。
4.2 PT 设备位于主进线断路器后
优点：PT 设备在异常情况时，可以得到及时的保护。
当进线路电压出现异常时，进线断路器进行保护动作断开后 PT 设备立即处于非带电状态，减少异常电压对 PT 设备的冲击，减少 PT 故障的发生，提高系统安全性。
缺点：不能实现备自投状态的自动恢复，需要人工干预。
PT 放在进线之后，同样实现对进线电源测量采样，但是当其中 1 路进线电源停电时备自投从“101”状态转为“110”或“011”状态时，由于 PT 在进线断路器之后，当线路恢复供电后，备自投无法采集恢复供电信号，因此备自投无法实现状态恢复，需要人工恢复。采用人工恢复可以自主确定恢复时间点，避免电源切换对生产和办公营业的影响。
A 通信枢纽楼的高压配电改造因为条件局限没有新增安全防护用的高灵敏断路器，同时原高压配电系统 PT 设备出现过爆炸烧毁事故，因此选择将 PT 设备设置在进线断路器之后， 这样当进线路电压出现异常时，PT 设备进线断路器进行保护动作断开后能够得到及时保护。但采取该种方式就不能实现备自投在出现 1 路进线停电动作后自动恢复至逻辑状态“101”即分段母线供电状态，需要人工操作。但因为系统具备远程操控的条件，同时可以自主选择状态恢复的时间，减少状态切换时的影响因素。
5、总结
10KV 配电系统改造方案的关键就是供电模式、机型、容量、一次线接线方式、二次保护和控制模式等。A 通信枢纽楼原高压配电系统改造方案经过多次论证后确定，最终顺利完成改造。新的配电系统运行稳定可靠，为枢纽楼内网络设备的稳定运行提供基础了保障，也为以后低压配电系统的增容提供了灵活性。
论文作者:戴学锋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/19
标签：设备论文; 系统论文; 高压论文; 枢纽论文; 通信论文; 母线论文; 状态论文; 《电力设备》2018年第28期论文;