浅析10KV变0.4KV供配电系统主接线设计

浅析 10KV变 0.4KV供配电系统主接线设计

何强

云南省畜牧兽医科学院 云南 昆明 650224

摘要：供配电系统的主接线是连接变电站电气设备之间，以及供电线路之间的电路，以满足额定功率的要求，是供配电系统的重要组成部分，也是保证变电站正常运行的关键，其与变电站的空间布局、电气设备的选型、配电装置的设计等，都有着直接的关系。所以，10/0.4KV供配电系统主接线的设计十分重要，通过主接线的设计，保证变电站安全、可靠、经济的运行，提供高质量的供电服务，满足日常用电所需。

关键词：供配电系统；供配电系统主接线；主接线设计

变电站是一定区域内供电的核心，其运行质量直接关系到用户用电安全和用电获得感，由于生活质量不断提高，生活中应用的电器设备不断增多，所以对变电站的供电质量有了较高的要求，变电站10/0.4KV供配电系统主接线的设计，与供电质量有着直接的关系。本文通过对主接线设计的探讨，为主接线设置了保护措施，其中一条线路出现故障，都会启动备用的安全措施，从而提高了整个供配电系统的可靠性。

1．供配电系统主接线设计举例

某变电站电压等级为10kV，其中还设置了中压和低压变电站，中压变电站供电范围是转接站、站外系统、居民区，低压变电用于站内的基础设施供电，包括变电站的供水系统、电脑、电气设备以及黑启动等设备的供电。转接站与变电站之间架设电线，两个站的接线方式相同，本文主要以低压变电站为例，对10KV/0.4KV供配电系统主接线设计进行实例分析。

变电站的电源来自电力公司的电网，经过变电站的10/0.4KV变压器后，输送到低压柜，供配电系统分为三段，分别是正常Ⅰ段、正常Ⅱ段、应急段，Ⅰ段、Ⅱ段使用单母线分段接线，两进线与母线使用手动或者是自动的接线方式，被称为备自投模式，手动接线方式，可实现两进线并行，但是时间有限；自动模式的接线，可实现两段母线的分列运行，所以某一线路出现问题，备自投会自动切断故障进线开关，接着闭合母线开关，由运行正常的线路进行供电，故障排除后，手动闭合切断的开关。应急段是在突发供电故障时，启动应急发电机和非故障线路一起完成供电，两进线的开关由发电机控制系统进行控制，被分为手动和自动模式，自动模式时，控制系统对进电故障进行判断，当确定故障线路后，控制系统会发出信号，启动发电机，进行紧急供电，当线路故障排除后，控制系统对线路进行同步检查，等到两进线运行稳定，且运行一定时间后，发电机会自动停机。手动方式主要是人工开启发电机，使其与非故障线路并网供电。

变电站的站内负荷分为四种，正常段负荷较小，主要是一般和不重要负荷，一般负荷可在正常Ⅰ段和Ⅱ段线路运行，备用回路也设置在这两段线路上；应急段负荷主要是紧急停电故障中应用的各项设备，比如，应急照明、仪表、空调、交直流电源等，重要负荷关系到变电站的运行安全，负责黑启动、消防负荷，需接入正常段和应急段，并使用备自投模式。

2.供配电系统主接线设计分析

10/0.4KV供配电系统主接线分为两大类，一类是有母线接线，其又分为单母线接线和双母线接线，使用在进出线回路多的位置；另一类是无母线接线，参照我国变电站的主接线设计方案，对本文案例中的低压变电站进行设计。其中单电源、单母线不分段的，主要适用于三级负荷，即有备用电源，也可负责二级负荷；双电源、双母线不分段的适用于二级负荷或者一级负荷；双电源、双母线分段的，适用于其中某一段线路出现故障，则不影响正常供电。

变电站主接线的设计需遵照我国现行的《供配电系统设计规范》中的标准，其中发电机组和供配电系统的连接，需要遵循以下两点：第一，供配电系统在与外网连接时，禁止并网运行，需设置机械联锁，对外网接线进行闭锁控制；第二，多种接线方式，保证重要负荷的安全可靠运行，备用发电机组在保证故障时的应急供电外，还要考虑电网停电时的负荷供电，比如，通信供电、用水供电等，为了确保消防负荷的安全性，当发生火灾时，系统需切除一切与消防无关的用电负荷。

变电站的主接线设计需要考虑供配电系统操作的灵活性、维护的方便性，以及运行的可靠性，综合三点考虑，确定使用的接线方式为双电源单母线分段接线，在发生电路故障或者是停电时，应急段可及时启动，并可以短时间的并网运行。在实际的接线中，主接线安装方案可分为两种，按照位置进行区分，一种是应急段居中，缺点是开关切换逻辑复杂，线路可以由Ⅰ段或者是Ⅱ段供电，优点是选择比较灵活；另一种是应急段居右，缺点是只能由Ⅱ段供电，优点是开关切换逻辑简单，线路运行的安全性较高，两种方案在主接线设计中都具有可行性，但是大部分项目会选择安全性高的应急段居右的接线方案。

3.供配电系统主接线设计的关键点

以应急段居右为例，进行10/0.4KV供配电系统主接线设计，设计的关键点如下：

3.1正常段设置联跳功能

在进线和上游开关位置之间进行联锁，当其中一处跳闸时，另一处联动跳闸。

3.2Ⅰ段、Ⅱ段设置备自投

在母联开关处设置备自投，现阶段国内的变电站已经实现了自动监控，无人值守的运行方式，所以正常段需要自动合闸。处于正常运行状态时，两段母线分列运行，当进线开关闭合时，母线开关则打开；其中某段线路出现问题，备自投会自动切断该线路，将母线位置的开关合闸，维持线路的正常供电。

3.3应急段两进线开关设置

由于该处的逻辑关系复杂，不能应用简单的备自投设置，需使用发电机的控制系统，对应急段的开关进行控制，分为以下两种方式：

3.3.1自动模式

当发电机控制系统接收到其中一条线路的跳闸信息后，会延时2s，然后启动发电机，进行应急供电，当线路故障排除后，应急段和另一条正常线路并行供电30s后，发电机停止供电，由维修好的线路接替供电。

3.3.2手动模式

当一条线路出现故障后，人工开启发电机，手动并网后，由发电机和非故障线路进行应急供电。正常运行时，使用的是自动模式；黑启动时，使用的是自动和手动；当检修时，需使用手动模式。如果正常段出现问题，备自投自动启动，控制系统会给备自投留出一定的时间，不会立即启动发电机，并依据线路的电压条件，将应急段处的开关闭合。

3.4重要负荷需使用备自投

变电站的重要负荷需设置备自投，确保突发事件时，重要设备的正常用电，比如，消防设施和黑启动等，在正常段和应急段设置备自投，将两个位置作为应急供电的来源，实现两段线路的灵活切换。此处设置的备自投比较特殊，线路运行正常时，由应急段给重要负荷供电，当应急段出现问题时，则由正常段进行供电，无论何处线路发生故障，都可保证重要负荷的不断电。如果是非常重要的负荷，则需要使用EPS，以确保重要负荷的正常运行。

结语：10/0.4KV供配电系统主接线的良好设计，是保证变电站安全运行的基础，在考虑主接线方案时，要兼顾线路的实用性，在确保经济性的同时，还要保证线路的检修方便。本文使用的应急段居右的接线方案，保障了主接线设计的要求，使用双电源单母线分段接线的方式，提升了供配电系统的安全性和可靠性，当线路中某一段出现故障，都会启动应急发电机，以保证系统的持续供电，并为重要负荷提供充足的电力支撑，设置联锁和备自投功能，使系统可以联动开关闸，自动切换，进一步保证了系统运行的安全性。

参考文献：

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