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:
[1]周亚杰.220KV变电站电气主接线设计相关问题探讨[J].机电信息,2020,617(11):19-20.
[2]陈学智.变电站一次系统电气主接线设计研究[J].山东工业技术,2019,285(7):203.
[3]安娜.住宅小区供配电系统设计要点[J].智能建筑电气技术,2019,77(5):76-80.