2.6 配電網涉及的一次設備——開閉所

2.6.1 概述

中壓開閉所，也稱中壓開關站，是設有中壓配電進出線、對功率進行再分配的配電裝置。開閉所的特征是電源進線側和出線側的電壓相同。區域二次變電站也具有開閉所的功能。

中壓開閉所（6kV、10kV、20kV）是配電網的重要組成部分，是隨著城鎮配電網或企業配電網的發展，為解決終端變電站出線數量不夠問題而出現的，并得到大面積應用的配電網主要設施。目前，10kV開閉所在大、中城市的配電網、縣城配電網和其他負荷密集區域配電網中得到了廣泛應用。

開閉所按照接線方式的不同可以分為終端開閉所和環網開閉所。環網開閉所主要是解決線路的分段和用戶接入問題，且存在功率交換。終端開閉所主要是提高變電站中壓出線間隔的利用率，能擴大配送線路數量和解決出線走廊所受限制，可提高用戶的供電可靠性，且不存在功率交換。

環網開閉所用于線路主干線，原則上開閉所采用雙電源進線，兩路分別取自不同變電站或同一變電站不同母線。現場條件不具備時，至少保證一路采用獨立電源，另一路采用開閉所間聯絡線。開閉所進線采用兩路獨立電源時，裝接總容量控制在12000kV·A以內；采用一路獨立電源時，裝接總容量控制在8000kV·A以內。高壓出線回路數宜采用8～12路，出線條數根據負荷密度確定。

終端開閉所用于小區或支線及末端用戶，起到帶居民負荷和小型企業及線路末端負荷的作用。一般采用雙電源進線，一路取自變電站，另一路可以取自公用配電線路。終端開閉所帶裝接容量不宜超過8000kV·A，高壓出線間回路數宜采用8～10路。所內可以設置配電變壓器2～4臺，單臺容量不應超過800kV·A。

根據不同的要求，進出線開關采用斷路器或熔斷器、負荷開關組合。10kV開閉所一般按無人值班配置配電設備，采用環網柜、電源間隔不設保護，配變及分支出線采用熔斷器保護。

2.6.2 開閉所設置原則

1）由于開閉所能加強對配電網的控制，提高配電網供電的靈活性和可靠性，因此在重要用戶附近或電網聯絡部位應設立開閉所，如政府機關、電信樞組、重要大樓及有多條10kV線路供電的十字路口等。

2）由于開閉所具有變電站10kV母線延伸的功能，對電能進行二次分配，為周邊用戶提供供電電源，因此在用戶比較集中的地區應設立開閉所，如大型住宅區、商業中心地區、工業園區等。

3）因為城市建設及城市景觀的需要，舊城改造及城市道路拓寬改造大規模開展，原先的架空線路需“下地”改造為電纜線路。為了解決原先接在架空線路上的分支線及用戶的供電電源，必須在改造地塊或改造道路的沿線建設開閉所或電纜分接箱，為周圍用戶提供電源。

4）開閉所應設置在通道通暢、巡視檢修方便、電纜進出方便的位置。一般情況下，要求開閉所設置在單獨的建筑物或附設在建筑物一樓的裙房中，盡量不要把開閉所設置在大樓的地下室中，避免地下室潮濕或進水引起線路跳閘。

2.6.3 開閉所的功能和作用

建設中壓開閉所的目的是，解決終端變電站出線走廊受限和提高設備的利用率。一般開閉所建設在主要道路的路口附近、負荷中心或兩座變電站之間，以便加強電網聯絡。開閉所應有兩回或以上的進線電源。其電源應取自二次變電站的不同母線或不同高壓變電站，以提高供電可靠性。

開閉所的功能和作用總結如下。

（1）變電所10kV母線的延伸

建設10kV開閉所最早的目的是為了解決城市變電所10kV出線數量不足、出線走廊受限的問題。多年來，對于向城市供電的變電所，10kV出線數量非常有限，而且以前建設的變電所往往又有許多10kV用戶專線。隨著負荷密度的增加，往往需要增加10kV線路的出線回路數，但是，由于受變電所出線數量和出線走廊的限制，即使變電所有剩余容量，也不一定能供電。為此，將負荷集中輸送到10kV開閉所，再從10kV開閉所把負荷轉送出去，這樣10kV開閉所的母線變成了變電所母線的延伸，既解決了變電所公共線出線不足的問題，也解決了開閉所周邊用戶供電電源的問題。

（2）電纜化線路分支線支接的節點

隨著城市的發展，城市的改造力度不斷加大，對道路景觀的要求越來越高，對于市中心、商業區及城市景觀有特殊要求的地段，10kV架空線路“下地”改為電纜線路是必然的發展趨勢。

10kV線路電纜化改造時，為了解決支接分支線路、公用配電變壓器和高壓用戶，必須建設一定數量的10kV開閉所，把10V開閉所作為線路上的一個節點，通過其中的各個出線開關柜把電能輸送出去，為周圍的用戶、分支線路提供電源。

（3）提高供電可靠性和靈活性

隨著社會經濟的發展，城網供電可靠率已成為供電企業管理水平的重要標志。由于10kV開閉所一般可以同時有來自不同變電所或同一變電所不同10kV母線的兩路或多路相互獨立的可靠電源，因此它可以用來解決城市中政府機關、高層建筑、大型商場等重要用戶多路電源供電的問題，確保重要用戶的可靠供電。另外，配電網中10kV開閉所的合理設置，可以加強對配電網的控制，提高配電網運行及調度的靈活性，從而大大提高整個配電網供電的可靠性。有了一定數量的開閉所，可實現對配電網的優化調度，部分城網設備檢修時，可以靈活進行運行方式的調整，做到設備檢修時用戶不停電；當發生設備故障時，開閉所可發揮其操作靈活的優勢，迅速隔離故障設備單元，使停電范圍減到最小。

（4）方便操作和提高操作的安全性

傳統的架空配電線路為了進行分段操作或分支操作，在電桿上裝設了開關、跌落式熔斷器等分斷或分支操作設備，需要時由線路工登桿用絕緣操作工具進行操作。這種操作不但作業人員勞動強度大、安全管理難度大，而且操作所需時間長，對供電可靠性影響大，同時還受氣象因素和周圍環境條件的影響，有時會因為惡劣的氣象條件而不能及時完成操作任務。而10kV開閉所的設備均安裝在室內，操作安全、方便，有效地克服了上述缺點。而且室內設備運行環境好，運行維護方便。

2.6.4 開閉所常見主接線形式

常見的開閉所接線方式有單母線接線、單母線分段接線和雙母線接線3種。

（1）單母線接線方式

單母線接線方式如圖2-10所示。一般為1～2路進線間隔，若干路出線間隔。

優點：接線簡單清晰、規模小、投資省。

缺點：不夠靈活可靠，母線或進線開關故障或檢修時，均可能造成整個開閉所停電。

適用范圍：這種接線方式一般適用于線路分段、環網或為單電源用戶供電。

（2）單母線分段接線方式

單母線分段接線方式如圖2-11所示。一般為2～4路進線間隔，若干路出線間隔，兩段母線之間設有聯絡開關。

優點：用開關把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，提供兩個供電電源，當一段母線發生故障或檢修時，另一段母線可以正常供電，不至于使重要用戶停電。

缺點：母線聯絡需占用兩個間隔的位置，增加了開閉所的投資；當一段母線的供電電源故障或檢修而導入第二段母線供電時，系統運行方式會變得復雜。

適用范圍：這種接線方式適用于為重要用戶提供雙電源或供電可靠性要求比較高的場合。

（3）雙母線接線方式

雙母線接線方式如圖2-12所示。一般為2～4路進線間隔，若干路出線間隔，兩段母線之間沒有聯系。

優點：供電可靠性高，每段母線均可由兩個不同的電源供電，兩回電源線路中的任意一回故障或檢修，均不影響對用戶的供電；調度靈活，能適應10kV配電系統中各種運行方式下調度和潮流變化的需要。

缺點：與開閉所相連的外部網架要強，每段母線要有兩個供電電源。

適用范圍：這種接線方式適用于為重要用戶提供雙電源或供電可靠性要求比較高的場合。

2.6.5 開閉所所用電源

由于開關柜數量較少，開閉所的線路結構簡單（多為單回路或雙回路進線），基本上沒有所用電源或外電源，這給開關操作電源的選取帶來一定困難。目前，主要供電方式有三種。

（1）電壓互感器二次側電源供電方式

直接利用電壓互感器（TV）的二次側100V交流電或由電壓互感器二次側經中間變壓器提供220V交流電作為操作電源，給操作、控制、保護、信號等回路提供電源。

（2）直流供電方式

當10kV開閉所用電源為直流時，需在開閉所設置直流屏和蓄電池。直流屏的交流電源來自所用變壓器或就近的配電變壓器。系統正常運行時，由整流回路或高頻開關電源提供直流操作電源。交流失電時，由蓄電池經穩壓回路提供直流操作電源。目前，直流電源箱和壁掛直流電源等小型直流電源體積小，可掛在墻上或墻角安裝，且價格為同類直流電源的 1/3～1/2。

（3）交流電源通過UPS向操作回路供電

當系統發生故障時，UPS將蓄電池的直流電逆變成交流電不間斷地向操作回路、保護、信號等設備供電。高壓電源正常時，由低壓電源向操作回路供電，系統失電或故障時由UPS供電。采用UPS供電，操作電源不受高壓母線電壓的影響，可避免采用TV供電方式時出現的計量問題和保護拒動現象。