摘要：城市配电网的大规模建设使得10kV开闭所的设计越来越重要，本文论述了10kV开闭所的功能、设置原则、主接线方式及主要设备的选择。
关键词：配电网；10kV开闭所；电气主接线；环网开关柜
随着我国国民经济发展和社会用电的需求，为适合城市经济发展需要而大规模城网的建设和改造工程的不断深入，10kV开闭所作为用于接受并分配电力的10kV 配电设施，在负荷密度较为集中的城市中压配电网中的地位越来越重要。高层建筑和大型公共建筑的不断涌现使城市功能越来越趋向完善和复杂化，电力用户对配电网的可靠性及灵活性提出了更高的要求。规划建设好10kV开闭所，尽可能使开闭所接线规范化和设施标准化，对构建10kV城镇配电网主网架，提高配电网的供电能力和适应性，有着举足轻重的作用。
一、10kV开闭所的功能
10kV开闭所是变电站10kV母线的延伸，由变电站送出较大容量的馈线至开闭所，再由10kV开闭所按用户需求送出馈线至用户。10kV开闭所接受和重新分配10kV出线，减少高压变电站的10kV出线间隔和出线走廊，可用作配电线路间的联络枢纽，还可为重要用户提供双电源供电保障。此外，配电网中10kV开闭所的合理辅助功能设置，如配置二遥、三遥、光纤通信、驱鼠、通排风、温湿度控制等，可以加强对整个10kV配电网的控制，提高配电网运行及调度的灵活性，从而大大提高整个配电网供电的可靠性。因各地区经济发展状况不一，但从我国经济发展趋势，开闭所应作为10kV配电网的公共资源，采用标准化功能设置，以便供电局统一调度管理。有了一定数量的开闭所，可实现对配电网的优化调度，部分城网设备检修时，可以进行运行方式的调整，做到设备检修时用户不停电；当设备发生故障时，开闭所可发挥其操作灵活的优势，迅速隔离故障单元，减小停电范围。
二、10kV开闭所的设置原则
由于10kV开闭所能加强对配电网的控制，提高配电网供电的灵活性和可靠性，因此在用电负荷密度较大、重要用户附近或电网联络部位应设立10kV开闭所。由于10kV开闭所具有变电站10kV母线延伸的功能，对电能进行二次分配，为周边用户提供电源，因此在用户比较集中的地区，如大型住宅小区、高层建筑区、商业中心区、工业园区等地，应设置10kV开闭所。开闭所布置可分双列布置和单列布置，除条件限制外，应采用双列布置，其净空面积应满足（双列全绝缘环网柜）：长*宽*高≥6米*4米*3.5米。
由于10kV开闭所内有大量的10kV开关柜等中压设备，这些设备对环境的要求比较高，为了便于管理，要求10kV开闭所设置在通道顺畅、巡视检修方便、电缆进出方便的位置，不能设置于低洼积水、潮湿腐蚀、易燃易爆区域。一般情况下要求10kV开闭所设置在单独的建筑物中，或附设在建筑物一楼的裙房中，尽量不要把10kV开闭所设置在大楼地下室内。开闭所上一层或上方原则上不能设有卫生间、厨房，开闭所能不能有其他专业管线通过等。
三、10kV开闭所的主接线功能性设计
3.1、10kV开闭所电气主接线方式
10kV开闭所电气主接线方式一般分为单母线接线、单母线分段接线和双母线接线（联络）等，对于无重要负荷的开闭所，一般可采用单母线接线，两路电源进线，采用一主一备供电方式。两路进线分别接至不同的变电站或同一变电站的不同母线，可有6~10路的出线。此接线方式简单清晰、投资省、运行维护方便。对于为重要用户提供双电源、供电可靠性要求比较高的开闭所，应采用单母线分段接线，两路进线，每段母线各有一路进线，重要用户可以从两段母线分别接出馈线。当一段母线发生故障或检修时，可由另一段母线提供正常供电。按照目前我国的经济发展趋势，对于负荷集中、且有重要用户负荷的城市，开闭所可采用双母线接线，四路进线，每段母线各有两路进线。此接线方式供电可靠性高，且调度灵活，能适应10kV配电系统中各种运行方式下调度和潮流变化的需要。
开闭所按其在电网中的功能，可分为环网型、终端型和综合型，综合型为近些年大城市日趋发展的类型。环网型开闭所每段母线有2路电源进线间隔，其他为出线间隔，其主要功能是功率交换和线路分段，在城网中实施运行方式的调整。环网型开闭所常以“手拉手”方式进行环网，其开闭所的用户或分支线有较高的供电可靠性。环网型开闭所又可分为单母线接线和双母线接线（见图1）两种，前者为单环运行的开闭所，后者为双环运行的开闭所。
图1环形双母线接线
终端型开闭所每段母线一般只有一路电源进线间隔，其他为出线间隔，其主要功能是向周边用户及公用变压器提供电源。终端型开闭所又可分为单母线接线、双母线接线（见图2）和单母线分段接线三种。
图2终端型双母线接线
综合型开闭所即可与周边开闭所环网又可向周边用户直接供电，Ⅰ段、Ⅱ段母线做联络，大大提高供电调度的灵活性及供电可靠性。综合型开闭所近些年在广州区域推广实施，采用双母线联络接线方式（见图3）。该方案配置站用变、光纤通信、DTU三遥控制终端、温湿度控制、驱鼠器等，供电可靠性、调度灵活性、信息化较高，可远程监控、操作，其重要性在城市智能电网实施过程中是不可或缺的一部分。
图3综合型双母线联络接线
3.2、主接线设计注意事项
3.2.1、10kV开闭所的接入系统方案
10kV开闭所接入系统时，应考虑其供给电源的配电线路能否承担接入开闭所增加的负荷。对于为终端型开闭所供给电源的配电线路，其10kV开闭所接入后的配电变压器总容量一般控制在10000~15000kVA；对于为环网型开闭所供给电源的配电线路，由于正常运行时两条环网线路是各自分开的，在事故或其他特殊情况时需要将部分或全部负荷由一条线路供电，所以两条环网线路的负荷率应控制在50%以下，环网内配置的开闭所数量不宜过多，开闭所的设计容量不宜过大，配电变压器的总容量一般不超过20000kVA。
3.2.2、10kV开闭所的建设规模
10kV开闭所的规模应根据10kV配电网的规划、用户需求及负荷增长情况、电网结构等因素进行选择。10kV开闭所的规模一般为：每座10kV开闭所内设置1～2段10kV母线，每段10kV母线所接配电变压器总容量不宜大于10000kVA，进出线回路不宜大于8回；总容量大于5000kVA的大用户，宜从10kV主干电缆直接接入该用户或采用10kV专线供电。
3.2.3、10kV主接线要求
10kV开闭所主接线应力求简单，并应满足可靠性、灵活性、经济性等要求。开关或母线故障及母线检修时，可以方便地停运开关、母线等设备，而不致影响10kV配电网的运行和对用户的供电，提高转供电能力，以提高设备利用率。扩建时可以方便地从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新的间隔。
四、10kV开闭所的主要设备
10kV开闭所由10kV高压开关柜、站用变、二/三遥控制终端箱、光纤通信交换机和保护、消防灭火装置等电气设备组成，通常为户内布置，但也有开闭所采用户外箱式结构。高压开关柜采用全绝缘全密封SF6环网开关柜，选用可左右扩展的单间隔或可扩展的多间隔开关柜。开闭所进线开关及母线段联络开关采用断路器开关，出线开关柜根据出线连接变压器容量，可选用负荷开关-熔断器组合电器（≤630kVA）、断路器保护（>630kVA）。柜（箱）体电缆接线形式适用于三芯电缆，采用肘型电缆头。电源馈线一般采用大截面的电缆线路，如单根截面为300mm2的电缆。
环网开关柜结构紧凑、体积小、安装方便，可以根据需要扩展，不受外部环境的影响，在目前10kV开闭所的设计中得到了广泛的应用。环网开关柜是由包括母线、负荷开关单元、变压器保护单元、电缆线路进线或出线单元、计量单元等构成的组合配电装置，有户内型和户外型两种。典型的环网开关柜是三回路单元，即由两条线路、负荷开关单元和变压器保护单元组成；也可以根据需要由多回路单元组成。线路、负荷开关单元中的负荷开关，通常可采用空气、六氟化硫（SF6）、真空负荷开关。空气式负荷开关技术性能比较低，目前已基本不选用。真空负荷开关是在真空断路器的基础上开发的，具有较高的技术性能和可靠性，开关触头免维护，目前已被广泛使用。SF6负荷开关用灭弧性能优良的SF6气体作为开关的灭弧介质，额定峰值耐受电流可达50kA。SF6负荷开关环网柜结构紧凑、配置灵活、安装方便、占地面积小，大大地节省了开闭所的用地和空间，已成为目前10kV开闭所的主要设备之一。SF6环网柜由于使用开断和绝缘的介质SF6气体具有优异的绝缘和灭弧性能，且不受外界环境条件的影响，如凝露、污秽、小动物及化学物质等，其产品的使用寿命及可靠性显著增强，因而备受客户的青睐，广泛使用。
结论
10kV开闭所是配电网环网接线的桥梁，其配置数量、设计容量、接线方式及管理运行对城市配电网的建设起着非常重要的作用，在设计时应综合考虑，才能设计出合理、经济、适用的10kV开闭所。
黄永华 （1984.9.10），男，汉族，海南临高人，任职于广州市智昇电力工程有限公司，研究方向：电力工程
论文作者:黄永华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/4/1
标签：开闭论文; 母线论文; 接线论文; 负荷论文; 开关柜论文; 环网论文; 配电网论文; 《电力设备》2018年第28期论文;