变电与配电的区别模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇变电与配电的区别，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

近年来，随着现代科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们对居住环境的安全、舒适、实用、方便、环保等方面的要求日益提高。这就要求设计人员必须针对住宅小区的建设规模，结合小区的总体规划及用电负荷特征，合理选择住宅小区的供电方式，以保证供电系统的安全可靠运行

一、住宅小区用电的特点及负荷的确定

住宅小区用电的特点在于用户的多样性。小区内除了住宅外，还包括很多的配套服务设施，如物业会所、水泵房、锅炉房、商业服务设施、停车场、学校和幼儿园等。其用户既有一般用户，又有重点用户；既有多层和高层住宅，又有小区级公共建筑和少数市级公共建筑。生活用电包括居民住宅用电、给排水用电、集中供热用电等；公共建筑用电一般包括物业会所、水泵房、锅炉房、学校、小区道路照明、楼道照明和景观照明等。因此，在详细规划阶段，应针对不同的建筑采用不同的指标来进行用电负荷计算，通常采用单位建筑用地面积负荷指标法进行负荷预测。其计算公式为：

P=（P1S1+P2S2+…+PnSn）×Kx （1）

A=P×Tmax（2）

式中：P——最大用电负荷；

Pn——单位面积上的用电负荷，即负荷密度；

Sn——不同地块的规划用地面积；

A—年用电总量；

Tmax——最大负荷利用小时数；

Kx——需用系数。

根据以上公式和《工业与民用配电设计手册》，可以估算出小区用电各指标值

二、小区供配电系统设计

对住宅小区的供配电设计，应本着超前规划原则，为以后将增加的用电设备保留相应的负荷容量，这样可避免供电设备不间断式的更新，降低重复投资带来的浪费及给用户带来的用电不便。

1、 住户线路系统

无专业电工维护的住宅电气线路与有专业维修工的企事业单位的电气线路不同，加上居民不懂电气维修的安全知识，极易产生电气事故。所以，居住区电气线路设计当吸取以往经验，面对未来需求，达到安全性、可持续发展性，以达到住宅的功用性及舒适性需求。当下居民对电的需要愈来愈高，高档大功率的电器逐步进入一般百姓家庭，对住宅的电气线路设计，应由以往的温饱型过渡至现今小康智能型，在重视电气线路安全性的同时，为长远负荷增长预留充分的容量。由于住宅暗配的电气线路难以更换与增加，故需一步到位，以满足长远负荷需求。所以针对昔日住宅电气设计要求中存在的问题与《住宅设计规范》（GB50096—2011）中的规定“电气线路应采用符合安全与防火需求的敷设方式配线，导线应采用铜芯绝缘线，每套住宅进户线截面不应

2、住户配电系统

以往我国每户住宅里照明与插座分支的回路数过少，并且有的甚至为照明与插座共用一个回路。因为分支回路少，导致每个回路所带负荷加大，事实上等于减少了线路与截面，因而致使电气线路的长期过载，导线绝缘下降，线路温升增大，造成电气线路的事故增多。

增加分支回路的数量，等于降低了回路阻抗，如此对于减少住宅的谐波电压，降低谐波危害非常有利。并且，住宅设计足够多的分支回路数量，便能够有条件地把发生谐波的、非线性负荷电器与对谐波的敏感电器分回路供电。这样，非线性的负荷谐波电流在其分支回路阻抗产生的谐波电压便不可能危及到另一回路上的敏感电器。由于分支回路数量的增多，当其中的任一回路展开检修或因故障跳闸之时，其停电范围缩小，给家庭生活带来的不便亦减少。

当今通用设计，在住户室内设配电箱，并依照照明、空调、插座等，分回路设置。其中空调、照明回路采取空气开关，对于柜式空调、浴霸、插座应采用漏电断路器。其优点为：照明不通过漏电开关；空调安装于2.4 m 之上，人体正常不接触，插座通过不同家用电器配电；浴霸安置于卫生间，因环境潮湿，其漏电可能性比较大，若一旦发生漏电，开关便会脱扣，以保证用电安全。

3、 住宅小区配电外线设计

（1）变压器容量确定：在建筑配电设计时，变压器容量依照小区的范围（建筑面积）进行确定。

变压器的总容量=a+b+c。 式中，a 为居民总用量：按50W/m2计，此部分包含居民户用电量、小区居住建筑中公共照明或建筑物里各类辅助的动力用电容量（比如小高层中的排烟机、电梯、污水泵、排风机等用电量）与居民区里必须的小型配套建筑（如居委会、商店、幼儿园、车库等用电量）；b 为较大型公共建筑用电量：依照60～70W/m2计（比如多功能活动场所、商场等用电量）；c 为住宅小区里的广场、娱乐设施、喷泉、院区照明等用电量，依实际用电情形计算。

三、变电所的确定

住宅小区能否设置高压开闭所以及设置多少变电所，应依据当地的供电部门供电方案要求、用电容量及负荷性质以及所在环境与节能等因素进行设计。正常由变电所至用电负荷的低压线路供电的半径不应超出250 m。在供电的计算容量超出500 kW、供电的距离超出250 m时，应增设变电所。

依据当下我国大多供电部门的要求，居住用户用电应采取一户一表计费方法，电源直接接进小区的变电所低压配电系统。小区变电所高低压配电房应当独立设置并且由供电部门担当维护管理，小区变电所低压系统可以提供一路三相400 A 与380 V/220 V的低压电源，并且经设于小区变电所以外专用的低压计量箱后提供住宅公共用电。在住宅公共的用电容量超出400 A 或有容量极大的商业用电（>100 kW）之时，应当设置带商业或局部公共用电专用的变电所。专用变电所的高压电源由小区高压系统专用的回路提供，并且于小区变电所以外设置高压配电间，采取高供高计方法。

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中图分类号：TV文献标识码： A

随着我国城市化进程的不断推进和各种物质的丰富，人们生活得到了极大改善，各种大型居住小区别墅的出现，人员居住更加集中，现代化程度更高，各种配套设施一应俱全。所以搞好居民住宅区的供配电设计，满足人们不断增长的物质文化生活的需要，应结合该居住小区的规模和小区规划需求，全面提升设计服务，保证居住环境在舒适性、美观性、安全性和环保性等方面的高要求。

1、供电电源的选择

住宅区一般应由10kV电源供电。住宅区中的住宅楼和其他公用设施的用电负荷分级，应符合现行的《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等的规定。当住宅区内仅有三级负荷时，供电电源可取自附近的110～35kV区域变电所的若干10kV供电回路，当住宅区内同时具有一、二级负荷时，则应根据区域变电所的电源路数和变压器台数确定供电电源，若区域变电所的110～35kV电源仅为一路，则小区的备用电源应从另外的区域变电所引来。当小区内的一、二级负荷较小，且设置自备电源比从城市电网取得第二电源更经济合理时，可设置自备电源。对规模较大的小区，当区域变电所的10kV出线走廊受到限制或配电装置间隔不足且无扩建余地时，宜在小区内设置10kV开闭所(开关站)。开闭所宜与10kV变电站联体建设。总之，住宅区的供电方式必须与当地供电部门协商确定。

2、负荷计算

以前，住宅区用电负荷的计算，主要有单位面积法和需要系数法等，各地的计算标准千差万别。新的《住宅设计规范》出台后，对各类住宅的用电负荷标准、电表规格、进户线截面都规定了下限值。很多省、市、自治区也根据此规范并结合本地区情况，出台了地方住宅设计标准，对上述用电指标均作了等同或高于《住宅设计规范》的规定。据此，一般采用单位指标法进行负荷计算。

即Pc=ΣKx×Pe×N式中

Pe――单位用电指标，如：4kW/户(不同户型的用电指标不同)，可根据《住宅设计规范》或各地区的地方住宅设计标准的规定选取。

kWN――单位数量，即户数(对应不同面积户型的户数)

Kx――需要系数，《住宅设计规范》对其取值未作规定，有些地方标准有规定，但是差别较大。如果地方标准无规定，可参照《全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇／电气》的推荐值，具体按接三相配电计算时所连接的基本户数选定：9户以下取1；12户取0.95等。对小区内的商业、办公等配套公建及路灯用电负荷需用其他方法单独计算。

3、变电站的选型及设置

3.1变电站的选型

住宅区配电的视在功率S=ΣPc／COS￠

式中COS￠――功率因数，由于住宅以照明负荷和家用电器为主，一般取0.8~0.9(参见《住宅设计规范》条文说明6.5.1条)。当小区内有电梯、水泵、中央空调等动力设备时，其负荷应单独计算后再汇总。消防用电负荷一般不计入S――视在功率，kVA在计算设置变压器的容量时，应考虑变压器的经济负荷系数和功率因数补偿效果。变压器的经济负荷系数在0.6~0.75之间，变压器的负荷率应不大于0.85。10kV供电的功率因数应不低于0.9，否则应进行无功补偿。

由于住宅楼以单相负荷为主，容易造成三相不平衡负荷超出变压器每相额定功率15％的情况，因此，小区内应选用接线组别为D，yn11的变压器。住宅区用电负荷季节差别甚至昼夜差别都很大。所以宜选用空载损耗低的节能型变压器，如S9系列或非晶合金变压器。小区内设置的变电站的型式和数量必须根据小区规模、建筑类别(别墅、多层、高层等)及配电总容量并结合当地电业部门的供电系统规划来确定。目前住宅区内设置的变电站的类型有多种：独立型、户内型和分散型。独立型变电站一般用于规模较小或负荷比较集中的住宅区；分散型变电站一般用于规模较大、负荷分布比较分散的住宅区，大多采用箱体移动式结构(即箱变)，且一般设置开闭所(开关站)；户内型变电站一般用于高层且单体面积较大的住宅建筑。

供电变压器的台数及单台容量可按以下原则确定：对于独立型或户内型变电站，配电变压器的安装台数宜为两台，单台变压器的容量不宜超过1000kVA；对于分散型变电站，根据小容量多布点的原则，对以多层住宅为主的小区单台变压器的容量不宜超过630kVA；对别墅区单台变压器的容量不宜超过315kVA。

3.2变电站的设置

住宅区内变电站的设置应遵循以下原则：

(1)尽量接近小区负荷中心且进出线方便，以降低电能损耗、提高供电质量、节省设备材料。

(2)考虑合理的负荷分配及适宜的供电半径。单台变压器的容量一般不超过上节所述；中压供电半径：负荷密集地区不超过2km，其他地区应不超过3km；380／220V配电线路的配电范围一般不宜超过250m。

(3)当小区内有高层、多层或别墅等多种类型住宅时，宜按不同类型分别划分供电范围。

(4)当小区规模较大时，如果分期开发，应尽量按分期片区划分供电范围。

(5)一般按小区内干道的自然分隔划分供电分区，避免大量管线穿越马路、交叉重叠。

(6)与住宅楼(尤其是住户的南卧室)保持一定距离，一般不低于6m(现行规范无明确规定)，以满足防火、防噪声、防电磁辐射等要求。

(7)远离通信机房、微机机房和消防控制室等有防电磁干扰要求的房间。

4、低压配电系统

低压配电系统，应保障安全、配电可靠、经济合理、维护方便。住宅区低压配电应采用TN―S或TN―C―S系统供电方式，并在入楼处做总等电位联结，相线与零线等截面。从变电站到各栋楼或各中间配电点一般均采用放射式接线方式，低压线路一般采用YJV22型低压电缆直埋敷设，入户处穿钢管保护。对单元式高层住宅，可在每单元地下室设置小型低压配电间，分单元双电源供电。配电间内安放数台低压配电及计量柜，以放射式、树干式或分区树干式向各楼层馈电。对多层住宅或别墅，可在楼前适当位置设置落地式风雨箱或在楼内地下室设置落地式进线箱作为中间配电点，以放射式向各栋楼或各单元供电。每单元宜提供三相电源，以利三相负荷平衡。单元配电箱暗设在单元首层入口处。

单元配电大体有两种形式：第一种，单元配电箱内设单元总开关、分支开关及各分户计量电表，由单元配电箱到各户配电箱用放射式布线；第二种，单元配电箱内设单元总开关，由单元配电箱到楼层配电箱采用树干式布线，各层配电箱暗设在各层楼梯间墙上，在层配电箱内设有该层住户用计量表及配电开关，由层配电箱到各住户采用放射式配电。选择低压电缆时，除按计算负荷考虑与出线开关的保护配合外，还应保证供电质量，宜按经济电流密度选择电缆截面并适当考虑负荷发展裕量。

5、结束语

总而言之，住宅区的供电系统的设计，在可靠、舒适、美观和有利于发展的原则上，应该综合考虑技术上的可行性和布局上的合理性，经济上的适应性及使用上的安全可靠性等问题。

参考文献

[1]全国民用建筑工程设计技术措施／电气.北京：中国计划出版社，2009.

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中图分类号： TM727 文献标识码： A 文章编号：

改革开放以来，我国电力工业得到了快速的发展，电网建设逐年加强，与此同时，对电网自动化和智能化的要求越来越高。如何提高自动化水平，如何扩展各种功能逐渐成为现在的发展方向。在我国近几年配电系统的发展中，馈线自动化起着十分重要的作用。本文主要对馈线自动化系统结构进行详细的研究和介绍。

配电线路（也称馈电线路、馈线）是配电系统的重要组成部分，智能配电网的研究尚处于摸索阶段[1-3]，而目前的馈线自动化是智能配电网的关键和核心。馈线自动化主要指馈线发生故障后，自动地检测并切除故障区段，进而恢复非故障区段正常供电的一种技术。长期以来，由于指导思想上的不重视和经济条件制约，馈线自动化水平不高，对用户供电的可靠性得不到保障。馈线自动化系统结构馈线自动化系统主要由一次设备、控制箱、通信、控制主站4部分组成。

1.一次设备

1.1开关。

实现馈线自动化首先要求配电网采用环网、分段供电结构。故障区段的隔离及恢复供电可分为按顺序重合及SCADA监视系统配合遥控负荷开关、分段器两种方式。采用的开关设备有自动重合器、负荷开关及分段器等。自动重合器是早期使用比较多的馈线自动化一次设备，应用V-T（电压-时间）配合原理实现。在配电线路故障后逐个自动重合，若再次重合到永久性故障，便自动闭锁，隔离故障点。自动重合器的优点是无需通信设备，这在早期电子、通信设备相对较贵的情况下有利于减少投资。但用它恢复供电需要较长的时间，对开关开断能力要求较高，有可能多次重合到永久故障点，短路电流对系统冲击较大，众多开关反复动作及负荷冷启动要从配电网上摄取大量功率，给配电网带来了不利影响，现已逐渐被淘汰。馈线自动化所选用的负荷开关、分段器要具备电动操作功能。在电缆线路中采取台式安装方式，而在架空线路上采用柱上安装方式。从实现故障区段的隔离及恢复供电的功能角度来说，线路开关是在变电站内断路器切除故障后，线路处于停电状态下操作的，因而可选用无电流开断能力的“死”线分段开关，以减少开关的投资。

1.2电压、电流互感（传感）器。

传统的电压、电流互感器体积大、成本高，不适于在变电站外的线路上使用。馈电线路监控系统对电压、电流变换器的负载能力及精度要求相对较低，一般使用电压、电流传感器装置。这些传感器体积小、造价低，它们内嵌在绝缘子内，配套安装在柱上开关上或线路开关柜内。

2 控制箱

控制箱起到联结开关和SCADA系统的桥梁作用，主要部件如下。

2.1开关操作控制电路。

该电路应具有防止操作安全闭锁的功能，可遥控或就地手动操作，还应有AC电源或蓄电池电压指示。

2.2不间断供电电源。

不间断供电电源为开关操作机构及二次电子设备提供电源，一般是采用2组12V直流可充电蓄电池串联供电，可由电压互感器的二次侧100V交流电充电，也可由220V低压电网充电。在交流电源停电时蓄电池应能维持一段时间的工作。

2.3控制箱体。

在使用台式配电开关柜时，控制箱一般配套安装在柜内或柜体的一边；在使用柱上开关时，可安装在电力线杆柱上。控制箱体一般是户外安装，需要有较强的防腐蚀、防寒、防尘、防潮能力，在气候特别潮湿和寒冷的地区，建议在箱内装一小功率电加热器，以提高控制器内电子元器件运行的稳定性。

2.4远方终端（FTU）。

馈线自动化远方终端（FA-RTU），简称FTU，与传统调度自动化用的RTU有所区别，对其有一些特殊要求。①能够正确测量和自动记录线路故障电流的幅值和方向，这是为了满足对故障线路迅速定位和隔离故障区段的要求；当配电线路单线接地时，FTU必须测量该线路零序电流的幅值和大小，以便迅速判定接地线路和相别；线路故障时电流比正常工作时电流大得多，FTU必须适应大电流的动态变化范围。②能够对操作电源及开关状态进行实时监视。对操作电源主要监视其电压，包括备用电源的剩余容量；对开关主要监视其动作次数、动作时间、累计切断电流能力等。③能适应户外恶劣运行环境。除能防尘、防潮、防寒等外，还必须具有抗御大电流、高电压、雷电等强烈干扰的能力。④体积小、重量轻、功耗小，便于安装。⑤价格低廉。配电网自动化需要大量的FTU，比调度自动化系统所用RTU数量高一个数量级以上。如果价格昂贵、成本高，势必大幅度提高配电网自动化系统投资，严重影响本项工作的开展。

2.5通信终端。

如无线电台、扩频电台、光端机、载波机等。

3.控制主站

3.1控制主站的主要功能。

自动处理来自FTU的数据；实施对故障线路定位、隔离及恢复供电；提供人机接口；作为配电网自动化系统一个结点时，必须具备信息转发功能，如与上一级SCADA系统或其他相关系统的通信。

3.2设置原则。

控制主站的设置应根据本地区配电网络现状、资金来源、数据流量等具本情况酌定。一般有以下几种方式：①与相关变电站监控主站或主RTU综合考虑。如果变电站监控主站容量允许，可与之共用，馈线自动化控制主站可作为变电站监控主站的一个工作站，只负责故障线路的定位、隔离和恢复供电工作，其余工作均由变电站监控主站完成。②设置区域性控制主站。根据区域特点，把控制主站设在附近变电所内或其他适宜的地方。它的功能就是配电网自动化系统必须完成的功能。这样一来，可大量节约通道投资，减小整个系统风险。③与配电网自动化系统主站统一考虑。这种设置方式的优点是减少了投资，简化了系统结构，但是带来的缺点是馈线自动化功能扩展困难，有可能影响系统的总体性能。

4.0总结

馈线自动化在运行的过程中存在着一定的缺陷，一般地，除过馈线出口断路器之外，馈线其他位置安装的都是没有切断短路电流能力的负荷开关，因此非故障馈线段被切断是不可避免的。另外仅在馈线出口配置电流速断保护，必然盲目地动作并切断整条馈线，致使在切断的过程中没有选择性。

在以后的发展过程中，更应该创新地开发更高效益的馈线自动化系统，为配电系统的能力提高起到很大的作用。

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10kV变配电所的设计涉及到多个环节，例如负荷等级的确定、变压器的选定、短路电流的计算、相关热动稳定性的计算、电费计量以及功率因素补偿等，有时还要负责对低压出线回路的漏电以及谐波的抑制要求进行监测。变电所设计部门提供的设计施工图要经过当地供电部门的审查，确保计量及安全的需要。

1.高压供配电系统的主接线

高压供电系统的主接线不仅要满足当地供电部门的要求，同时也要遵从《10kV及以下变电所设计规范》及《供配电系统设计规范》的相关规定。常用到的高压开关有两种，一种是以真空负荷开关以及SF6为代表的负荷开关（环网柜），另一种是以真空断路器为代表的断路器。但是国家对具体使用哪一种开关没有明文规定。但是鉴于负荷开关的控制简单，并且需要配合电动操作机构才能满足继电保护需求，为此对于超过800kVA的变压器一般采用断路器柜。

用于某个用户的变压器（专变）以及用于住宅配电的变压器（公变）由于管理者与产权不同，为此供电部门对此的要求也有区别。例如，对于公变的电费由于是低压每户收取，并且是由变电部门直接管理，为此单台变压器的容量控制在800kVA以下，为此允许使用环网柜，其特点是接线较为简单。

例如在广东省的规定中提到，当单个用户的用电量大于100kVA时要设置专变。电能计量装置原则上应设在电力设施的产权分界处。对专线供电的高压用户，应在变电站出线处计量；对公共线路供电的高压用户，用电总量在315kVA以上的，应在用户受电变压器的高压侧计量，用电总量在315kVA及以下的，可在用户受电变压器的低压侧计量。特殊情况下，专线供电的用户可以在用户侧计量，公共线路供电的315kVA以上高压用户可在受电变压器低压侧计量。公用变压器供电用户采用低压计量方式。

至于系统到底采用单电源或者是双电源要基于负荷等级以及当地供电情况而定。例如在供电条件许可的条件下，如果存在较多的一级及二级负荷，此时要采用双电源。同时配备两台变压器，进线电缆要承受100%的一二级负荷。

2.短路电流的计算

短路电流的计算是进行高低压开关、校验开关以及线路开关选择、继电保护器确定的基础，为此是变电所设计的重要环节。下面以630kVA的变压器高、低压侧的三相短路电流为例来说明结果的重要性，这里按照远离发电机断短路以及无限大电源容量来进行计算。

（1）建立模型。这里假设在110kV/10kV变电站有一台容量为40000kVA的变压器，属于三相双绕组无励磁调压式变压器。其短路阻抗为μk%=10.5，连结组别为Ynd11。距离10kV/0.4kV变电所的距离为4km，使用的电缆为YJV―8.7/15kV―3x95，相应的末端变压器容量为630kVA，其短路阻抗为μk%=4.5，连结组别为Dyn11。然后在此基础上计算末端变压器在高、低压侧的三相短路电流。

（2）结果分析。有上述条件得到的短路电流及短路容量分别为：Id1=21kA，Sd1=382MVA；Id2=9kA，Sd2=164MVA；Id3=18.64kA，Sd3=12.9MVA。其实在实际的工程中并不一定知道前端110kV变电站距离设计的10kV变电站的距离或者前端变压器的容量，此时可以依据离前端变压器的远近来计算，并据此进行设备选择。从以上结果不难看出，距离电源点越远得到的短路电流越小。同时在同级电压中距离电源点的距离越近，短路电流越大；而在同样的短路电容下，如果电压越低，相应的短路电流就越大。

目前来讲主要使用的高压开关为VS1以及VD4，相应的额定对称短路电流为16kA、20kA、25kA、31.5kA、40kA、50kA，通过合理的选择必然可以满足设计要求；在常用的低压开关中，空气断路器的额定短路电流有以下几种：125kA、110kA、100kA、85kA、75kA、65kA、50kA、42kA。而塑壳断路器的短路电流则从16kA到200kA不等。为此只要合理选择，也很容易满足规范要求。

3.变配电所设计问题分析

3.1主接线不符合设计要求

实际中出现的主接线不满足电力部门对于功率因数以及计量要求主要是由于和电力部门的沟通不畅所致。导致这一问题的原因有：设计人员对于电力部门的产权界限划分不明确；不清楚保证电源的高可靠性需要收取费用，从而盲目的提升或者降低等级；不了解电力部门对于功率因数达不到设计要求要罚款的规定等均会造成设计的不合理。

3.2平面布置不合理

设计变电所的文件要满足一系列的要求，例如变电所的出入口设计或者通道设计方面：当变电所设备采用干式时可以与主建筑放于一起，但是要费用防火门；当位于高层建筑内要设置气体自动灭火装置与自动报警装置；当建筑物长度超过了7m要设置两个出口，并且至少一个出口要满足设备的搬运要求；如果建筑的长度超过60要在中间加设出口；如果设备本身的长度超过了6m就要在背后设置两个通道，如超过15m还要在中间增设通道。同时在布设通道时要首选直线形，避免U或者是L形，从而减少中间接头。

3.3进线电缆及变压器容量的选择不合理

在设计中有时会出现将100―1000kVA的变压器的高压侧统一使用YJV―8.7/15kV―3x50的电缆，这种选择尽管可以满足在流量的需要，但是不能满足热稳定要求。例如在630kVA的高压侧要至少使用3×70的电缆。此外当使用两台变压器时，使用的变压器及电缆的选择要首先考虑到100%的一、二级荷载的容量。

3.4避雷器安装不合理

避雷器作为变配电所的重要部分，如果选择不合适会加剧破坏性。例如如果避雷器安装在距离变压器较远的位置（电杆上），由于避雷器与需要保护的变压器具有一定的距离，该距离中引线的电感压降为U=Ldi/dt，也就是在0.6m长的引线上有1mH的电感。即使遇到雷击波陡度不是太大的情况下（di/dt=10kA/us），相应的引线上的压浆就可达到10kV，为此在引线的作用下，避雷器反而加大了对变压器的破坏。而如果将避雷器设置于变压器上就睡仅受到避雷器的残压而几乎没有影响。为此避雷器与变压器的距离越近其保护作用就越发明显。在实际的选择中可以选择氧化锌避雷器，充分的利用其吸收过压能量大、非线性系数小、寿命长、响应快、残压小、重量轻等优势。

4.结束语

10kV变配电所作为为用户提供电力的中心环节，充分的保证其设计合理性对于保证正常供电、经济性、安全性具有重要意义。设计人员、电力部门要同心协力不断地对设计进行优化，促使变配电所的发展。

参考文献：

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电网调度自动化有以下作用：可以全盘掌握电网运行的安全性，相关管理人员只需在监控室观察电网运行视频，对于视频上所显示的电压、负荷等方面的数据便可以宏观地把握电网运行的状态，这样得到的信息非常及时，问题也可以得到及时的解决，并且充分解决了用户对于水电的需求；电网调度自动化还提增加了经济效益，电网调度自动化的设置可以使国家以及相关的研究人员对于电网的经济状态得到全面的掌握，从而有利于实现节能减排，以更少的资源来获取更大的利润，充分提高资源的使用效率，从而促进经济又好又快发展；电网调度自动化使得电网出现的安全事故得到更好地解决，电网就其自身而言较为复杂，想要很好地及时地解决电网出现的相关问题也较为困难，如果不能及时解决，不仅对电网工作人员的安全有极大的威胁，而且对于居民使用电力带来了不便，电网调度自动化的装备可以及时发现出现的问题，为工作人员合理解决问题提供了时间，有利于减少事故发生的频率，并且提高事故的解决率，进而提高电网工作人员的工作效率，促进经济发展。

2实现发电厂自动化

我国的发电厂包括水电发电厂和火电发电厂，无论对于哪种发电厂而言，实现发电厂自动化都是必须的。实现发电厂自动化可以使得发电量、电压得到很好的控制。对于水电发电厂和火电发电厂自动化技术也有所区别。首先，对于水电厂自动化而言，需要完善水轮发动机控制系统，要对水的压力以及压强进行合理的控制，不仅要实现发电的自动化，还要实现发电管理的自动化。通过实行管理的综合自动化，可以极大地提高水电厂的运行效率以及安全性。对于火电厂自动化的管理，需要对锅炉以及气炉实现很好地控制，掌握合适的温度，使得燃烧物的使用效率得到极大的提高。此外，为了进一步促进火电发电厂的发展，还需要对相应的计算机控制数据系统进行研究开发，及时对于炼炉中的数据实现实时监控。发电厂自动化的实现需要国家投入相关资金进行研发管理，要确保其其安全性的提高。

3实现变电站自动化

变电站对于电力的转换以及传输至关重要，实现变电站自动化将极大地提高电力技术的效率。变电站自动化应该将信息处理以及传输技术方面的技术提高，通过对计算机程序的编制，利用计算机等自动化装备实现全自动化管理。这样叫人工作业而言，出错的机率有所减少，且可以减少相关的人力费用，还可以提高效率。变电站自动化的实现需要相关的变压器得到发展，为此，要加强对变压器的相关研究，加强不同电网之间的联系，提高变压器对各个电网的信息处理能力。全面加强对变电站的管理能力，充分利用各种自动化装备实时了解电力传输状况，加强对电力传输状况的全面掌控与监督。其次，我们应该减少人工的使用，通过完善相关的报警设备实现无人监控管理，对变电站实现远程控制，自动记录变电站出现的相关问题，并且通过计算机将相关数据远程传输到工作人员手中，实现全自动化生产，对一些较为简单的问题进行解决，有效提高其运行效率。

4实现配电自动化

现在大多国家的自动化技术发展停留在发电与输电的基础上，我们应该加大对配电自动化的研究。为了改变当前配电自动化规模较小的现状，必须提高信息管理系统以及信息处理能力。配电自动化的实现需要现代控制技术、计算机技术、数据传输、数据管理、基础设备的提高。实现配电自动化将有利于提高电能的质量，从而为用户提供更加便捷、优质、安全的服务，也有利于减少配电管理工作人员的负担，促进效率和经济的全面提高。配电自动化的实现需要对其进行集中监控，完成对人工智能的研究，实现光纤通信。为此，需要建立一个统一的运输网站，将主配电系统与各个地区的子配电系统相结合，进而实现对其进行进行自动配置和自动管理的需求。配电自动化的实现需要国家加强对各个区域的管理工作，完善各个地区监控设备，加强各个地区之间的联系，从而实现对国家整体配电的管理。

二、为使电气工程中的自动化得到很好地运用应作出的努力

1）国家应该加大对自动化机器设备的资金投入。为了是自动化得到更好的应用，国家必须投入相关的人力物力财力进行相关设备的研发与安装，并对其进行管理，国家应该充分发挥其宏观调控作用，为自动化的应用做出贡献。2）各大高校应该致力于培养更多的优秀型人才，来为相关设备的研究作出贡献。高校应该充分重视对于电气工程中的自动化人才的培养，给予其发展以一定的机会。

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中图分类号：TM421 文献标识码：A

Discussion on the Power Supply and Distribution Design of Urban Underground Space in City

ZHENG Xinyang (CCCC-FHDI Engineering Co.,Ltd.Guangzhou 510230 ,China)

Abstract : In according of the electrical demands for an urban underground space in Guangzhou city, the power supply and distribution design scheme ,which include the grading of power load ,power source ,the allocations of the substations and the own diesel generator rooms，MV distribution system, LV distribution system, etc., is introduced in this paper.

Key : Urban Underground SpacePower Supply and Distribution Design Scheme

0前言

工程设计必须面向具体项目，不同的需求有相对应的设计方案。随着社会的进步和科技的发展，城市地下空间的开发利用的技术越来越复杂，机电设备也不例外，特别在防灾方面，对供配电的安全性、可靠性提出较高要求，本文以广州某地下空间为例，对城市地下空间的供配电系统的设计进行初步探讨。

1项目简介

地下空间工程项目（以下简称：本项目）位于广州市，是一涵盖各种交通接口的多种用途的地下公共建筑工程项目。本项目为地下民用建筑，地下共三层，建筑面积约27万平方米，长度最大处1200m，宽度最大处120米，周边呈现不规则折线。地面上为绿化广场、城市道路、人行天桥、防洪渠。地下功能主要为换乘交通通道、交通配套设施、公共服务设施、集中供冷设施、文化设施、停车库、人防工程等。其中集中供冷设施是为本项目周边的建筑提供冷源，拟采用冰蓄冷技术，初步预留满足54000kW冷量的设备空间。

2电力负荷等级

电力负荷分级的意义在于正确地反映它对供电可靠性要求的界限，以便根据负荷等级采取相应的供电方式，提高投资的经济效益和社会效益。《供配电系统设计规范》3.0.1条款中对电力负荷的划分给出原则性规定。在《建筑设计防火规范 》、《民用建筑电气设计规范》、《人民防空工程设计防火规范》、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》、《城市地下空间开发利用规划与设计技术规程》中对于电力负荷等级的划分也基本遵循上述规定，这些规范中也给出比较详细或明确的规定。综合考虑，对本项目的电力负荷划分表2-1。

表2-1电力负荷分级表

序号 负荷分级 用电设备

1 一级 应急照明、疏散指示标志灯、导向标志照明（事故时仍需点亮）、公共照明（事故时仍需点亮）、消防水泵、消防与平时合用风机、消防风机及风阀、事故风机及风阀、排水泵、排污泵、气体灭火设备、所用电、消防设备房用电、通信系统、安防系统、环境及设备监控系统、防灾报警系统、电机械停车设备、救助中心、其它事故仍需工作的用电设备。

2 二级 设备区照明、管理区照明、导向标志照明、污水泵、电梯和扶梯（消防时无需运行）、各类弱电机房照明和空调、生活水泵、维修电源、其它为一级负荷服务的用电设施。

3 三级 一般照明、景观照明、广告照明、一般空调系统、集中供冷系统、清洁工具、一般服务设施、其它与事故无关（可以断电）的用电设备。

考虑到本项目的作为地下人行和车行的交通重要通道的因素，为避免在照明断电后引起的公众的恐慌，造成秩序的混乱，公共场所的照明，公共照明的供电系统应采取必要的措施，保证在事故时具备正常照度，其电源的转换时间应提高标准。如果将火灾自动报警系统、安防系统、计算机系统用电列入一级负荷中的特别重要负荷，提高负荷等级，这将增加工程的造价。

3电源

《供配电系统设计规范》第3.0.2款规定一级负荷的供电要求“一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏”；目前，城市的电力网中，很难有完全独立的两路市电提供给一级负荷，通常把不同区域变电站（110kV或35kV）或同一区域变电站的不同10kV母线引出的两条10kV馈线看作两路独立电源。

然而，在电力部门的《供电营业规则》第十一条规定中可以了解到，供电部门的高可靠性电源（备用、保安电源）也可能出现中断电源的情况，因此，一级负荷除了两路市电外，将采用备用柴油发电机组作为备用电源，保证供电的可靠性。备用柴油发电机组的容量，除了保证一级负荷外，在投资变化不大的情况下，同时考虑对二级负荷进行供电，进一步项目满足功能需求。

在双重电源供电的系统中，必须考虑双重电源的切换时间和维持设备正常运行允许切换时间。根据用电设备的性质、用途和有关规定，第二电源投入时间有不同的要求，应急照明的投入时间在1.5s~5s之间，电子计算机设备供电电源的转换时间为0~4ms，市电及自备发电机电源不能满足这种要求，必须使用UPS、蓄电池（或干电池）或其它专用的电源装置作为补充，来满足双电源切换时设备连续运行的使用要求，这些电源装置通常有EPS,UPS,直流备用电源等。

本项目考虑采用UPS来保证计算机系统、安防系统、设备监控系统的安全、可靠运行；采用EPS电源来满足集中供电的消防用电设备的连续工作，如应急照明、疏散指示标志灯、公共照明（事故仍需工作）、指示灯箱等；采用干电池作为消防主机的备用电源、应急照明及疏散指示标志灯的内置备用电源。UPS的持续供电时间，由于有备用柴油发电机组，在满足电源切换所需的时间同时留一定的余地，通常选用0.5h。

由于本项目内设置了集中冷站，故不考虑空调冷源部分的用电负荷，预估总负荷为10800kW；一级负荷按30%计，为3240kW；二级负荷按20%计，为2160kW。通过调查本项目所在区域的电源现状和电力规划的情况，附近有3个规划的110kV区域变电站，可以提供多路10kV电源。集中冷站负荷较大，可采用引入多路10kV市电直接引入的方案，其它变电所由市电引入两路10kV市电，经分配后，可满足一级负荷对电源的要求。

目前，在建筑工程中大都采用高速柴油发电机组作为自备电源，发电机组输出电压等级较多采用低压400V，少量采用10kV；多台机组时按变电所分布布置，或集中布置方式；机组的冷却方式基本采用风冷方式。如果采用低压400V输出机组，由于需要备用柴油发电机组供电的用电设备分布较广，每个变电所都需要设置发电机组，发电机组利用率会较低、总容量会较大，而且机房占据的总空间较大，环保处理的代价较高，低压结线比较复杂，建成后运行和维护也比较麻烦。

在本项目中，采用低压10kV输出机组, 备用柴油发电机房可与集中冷站专用的变电所比邻设置，可以最大限度优化建筑空间的使用功能，节省设备用房的面积，同时方便管理，有利于防灾，环保工程集中处理较好；但是10kV配电系统比较复杂、10kV电缆用量稍多、机组的价格较高。集中或分散，从技术方面来讲，可靠性、安全性没有特别明显的区别，从使用、管理方面来讲，集中布置的方案对供电系统的可靠性、安全性将有明显的优点。

综合考虑，备用柴油发电机组集中设置，输出电压采用交流10kV，低压配电系统简单，可保证电源的质量，提高可靠性，综合效益较高。

4供配电系统

本项目建筑占地范围较大，在考虑了负荷分布、低压供电半径、防涝防灾、建筑空间使用功能等方面因素后，在负2层设置3个变电所，在集中冷站设备区设1个集中冷站专用的变电所。备用柴油发电机房与集中冷站专用的变电所比邻设置。开闭所的布置需要进一步与供电部门沟通落实，比较好的方案是设置2个开闭所，并靠近市电电缆进线位置，其中1个开闭所的邻近集中冷站。在建筑平面上需要设置若干配电间，满足分区控制的需要，配电间上下位置对齐 ，同时在配电间内设置电缆垂直通道（电缆竖井）。

按照上述负荷预测和电源的情况，结合规范对一级负荷供电要求，每个变电所设置2台变压器，采用2路10kV市电进线，市政10kV电源向每个变电所分别提供2路10kV电源，在10kV配电中心，系统采用单母线结线，独立运行方式， 两路电源分别接至不同的母线段，正常情况下母联开关断开，两路电源同时供电，当其中一路电源故障时，通过母联开关手动/自动闭合，由另一路高压电源向全部负荷供电。所有高压配出线回路均采用放射式供电方式。其结线见图4-1。

图4-1 10kV市电配电系统

备用柴油发电机组采用集中设置，考虑分段并列，以提高其可靠性。如采用多台并列运行，可减少总安装容量。出线电压采用10kV，为每个变电所提供2路备用电源，其结线见图4-2。目前10kV输出电压水平的单台民用柴油发电机组容量可达2500kVA,具体机组的数量和单台容量需要根据具体的用电设备参数和使用的要求来确定。机组的选型必须考虑可单台机组低负荷（20%~30%）安全运行，机组的自启动的信号来自2个10kV进线总开关或其两段母线，只有在2路市电电源均失电时，才执行自启动程序。

图4-2发电机分段并列

考虑到日常操作以低压为主，且备用发电机组采用集中和中压供电方式，及本文有别于常规做法，两台变压器的10kV供电母线在变电所内是独立的，在中压配电系统中加强变电站自动化的可靠性、安全性措施和自动化程度来满足日益复杂的供配电系统。变电所的10kV配电采用图4-3结线，每台变压器的进线均采用2路10kV电源，1路来自市电，1路来自发电机组，两路电源自动切换。

图4-3 变电所10kV配电系统

建筑内的低压配电的接地保护采用TN-S系统，低压配电采用三相五线220V/380V系统。变电所变压器低压侧采用单母线分段，正常时分列运行，某一变压器失电时，由另一母排通过母联开关供电，变压器的出线开关与母联开关设置电气连锁功能，每台变压器的容量均能保证100%该变电所供电范围内的一、二级负荷的正常运行需求，见图4-3。

图4-3 各变电所配电系统

三级负荷的馈线开关设置失电脱扣装置及电操机构，电源恢复后，可远程恢复供电，方便实现自动化管理。一、二级负荷采用放射供电方式，三级负荷采用混合供电方式，在满足供电可靠性、安全性的情况下，降低工程造价。消防负荷及其它一、二级负荷设置双电源供电回路，在供电末端设置EATS或ATS装置，满足高可靠性要求。对于非常重要的计算机系统，断电引起的损失远大于设备投入时，采用双UPS电源供电。

对于复杂的供配电系统，人工的监控、操作已经不适应现代化大型建筑的各种功能及供配电系统管理的需求。实现电站的无人化，通过计算机系统和自动化装置进行各种运行作业，提高运行和管理水平，在项目设计中必须给予充分考虑。

本项目属于地下建筑，为减少、消除火灾时电线电缆受热发出大量有毒烟气，同时消防及一级负荷的供电导线应具有较强的抗冲击能力，又能在高温下可靠地运行，因此，本项目的导线的选择按以下原则：

（1）、消防负荷的低压配电系统干线，由10kV配电室和发电机房引出的中压馈线电缆采用矿物绝缘电缆。

（2）、一级负荷（非消防负荷）的低压配电系统采用无烟、无卤、阻燃、耐火类型的无铠装电力电缆；

（3）、二、三级负荷的低压配电系统采用无烟、无卤、阻燃类型的无铠装导线；

（4）、采用低毒特性的电力电缆。

一级负荷（含消防负荷）的两回供电线路，为提高可靠性，其路由应相距较远。如，一路走地下一层，另一路走地下二层或走地面管沟。

5节能和环保

环保和节能是当今电气设计必须考虑的环节，主要遵循以下原则：

（1）、变电所靠近负荷中心。合理选择电缆截面，减少正常运行时的线路损耗，降低配电系统自身的能耗。

（2）、采用节能产品。变配电系统设备采用节能、高效型技术参数，实现变配电系统的经济运行；空调器、水泵等采用节能型电动机，提高电动机的能效。

（3）、采用合适的经济运行方式。低压配电系统采用单母线分段运行方式，系统接线适应负荷变化时，灵活投切变压器。

（4）、动态无功补偿。在低压配电系统设功率因数自动补偿装置，补偿后的功率因数大于0.95，减少无功损耗。

（5）、对于动态变化频繁的负荷，采用变频器控制，根据负荷大小实时调节电能供应。

此外，按广州市绿色建筑设计指南的要求，冷热源、输配电系统、照明需要分项独立计量，新建的超过5万m2的公共建筑，有条件时与城市能耗统计数据检测中心联网，供配电系统的设计应满足在电能管理设计方面，预留必要的信息和通信接口。

6结语

地下空间的供配电设计涉及内容多，本文未能全面详述，不足之处请同行们批评指正。

参考文献

[1] 中国建筑东北设计研究院. JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范. [S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2] 中华人民共和国公安部. GB50016-2006建筑设计防火规范. [S].北京:中国计划出版社,2006.

[3] 中国机械工业联合会. GB50052-2009供配电系统设计规范. [S].北京:中国计划出版社,2010.

[4] 中国机械工业联合会. GB50054-2011低压配电设计规范. [S].北京:中国计划出版社,2012.

[5] 广州市建筑科学研究院有限公司. DBJ/T 15-64-2009 城市地下空间开发利用规划与设计技术规程. [S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

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我国原来的配电网大多采用放射型供电。这种供电方式已不能适应社会经济发展和满足用户供电质量要求，因为一旦在某一点出现线路故障，便会导致整条线路停电，并且由于无法迅速确定故障点而使停电检修时间过长，大大降低了供电的可靠性［1］。为此，现在供电网广泛采用环网接线，即两条线路通过中间的联络开关连接，正常运行时联络开关为断开状态，系统开环运行；当某一段出现故障时，可以通过网络重构，使负荷转移，保证非故障区段的正常

供电，从而可大大提高配网供电的可靠性。

目前，我国投入巨额资金来改造城乡电网，以提高整个电力系统的可靠性。在这种形势下，选择一种符合我国电力行业的实际情况，既有较高可靠性又有较好经济性的配电方式是摆在我们面前的一项迫切任务。

1馈线故障的定位、隔离及恢复供电模式

配电网自动化主要包括变电站自动化和馈线自动化。在配电网中由馈线引起的停电时有发生，故障发生后，如何尽快恢复供电是馈线自动化的一项重要内容。实际上，配电自动化最根本的任务也就是在最短的时间内完成对故障的定位、隔离和恢复供电。它们的发展可分为3个阶段［2］：

（1）利用装设在配电线路上的故障指示器，由电力检修人员查找故障区段，并利用柱上开关设备人工隔离故障区段，恢复正常区段的供电。该方式的停电时间长，恢复供电慢。

（2）利用智能化开关设备（如重合器、分段器等），通过它们之间的相互配合，实现故障的就地自动隔离和恢复供电。该方式的自动化水平较高，无需通信就可实现控制功能，成本较低。缺点是开关设备需要增加合、分动作的次数才能完成故障的隔离和恢复供电。

（3）将开关设备和馈线终端单元（FTU）集成为具有数据采集、传输、控制功能的智能型装置，并与计算机控制中心进行实时通信，由控制中心以遥控方式集中控制。该方式采用先进的计算机技术和通信技术，可一次性完成故障的定位、隔离和恢复供电，避免短路电流对线路和设备的多次冲击。存在的主要缺点是：要依赖于通信，结构复杂，影响配电系统可靠性的因素较多。

配电网馈线自动化的目的是提高供电的可靠性，所以系统的功能固然重要，但其自身的运行可靠性和经济性则是电力部门最关心的问题［2］。因此，相对而言，以上3种模式中的第二种模式最为符合我国电力行业的实际情况。其主要特点是：

（1）可利用重合器本身切断故障电流，实现故障就地隔离，缩小停电范围；

（2）无需通信手段，可利用重合器多次重合以及保护动作时间的相互配合，实现故障的自动定位、隔离和恢复供电；

（3）可直接从电网上获取电源，不需要外加不间断电源；

（4）对过电压、雷电、高频信号及强磁场的抗干扰能力强，可靠性高；

（5）增加通信设备可很容易升级到上述第3种模式，使配电网自动化分步进行。

2几种以重合器和分段器为主构成的馈线自动化方式的比较

以重合器和分段器为主构成的环网配电模式中，又可以分成3种方式：断路器＋电压型分段器、重合器＋分段器（以分段器作为联络）、完全采用重合器。这几种方式各有优缺点，具体分析如下［3］。

（1）“断路器＋分段器”和“重合器＋分段器（以分段器作为联络）”的配电模式。

特点：无需通信设备，由分段器对线路进行分段，通过分段器检测电压信号，根据加压时限，经断路器或重合器的多次重合，实现故障自动隔离，投资少，易于配合。

缺点：隔离故障需要多次重合，增加了对系统的冲击次数；隔离故障时会波及非故障区段，造成非故障区段的停电；馈线越长，分段越多，逐级延时时间越长，从而使恢复供电所需时间也越长。

（2）“完全采用重合器”的配电模式。

特点：无需通信设备，利用重合器本身切断故障电流，通过多次重合以及保护动作时限的相互配合，实现馈线故障就地自动隔离，避免了因某段故障导致全线路停电的情况，同时减少了出线开关的动作次数。

缺点：投资大，分段越多，保护配合越困难，变电站出线开关的速断保护延时就越长，当出线端发生故障时，对系统的影响较大。

针对以上3种配电方式的优缺点，我们设计了一种新型的较为实用的配电模式：环网供电的两个变电站出线端为改进后的普通型重合器，中间联络开关为联络型分段重合器（兼具联络开关、分段器和重合器的功能），线路以改进后的分段器分段。这种方式虽然仍由重合器和分段器构成，但是通过对这些重合器和分段器进行改进，将联络型分段重合器作为联络开关，则可以使该配合方式具有以上3种模式的优点，避免了大多数的不足。系统接线如图1所示。

下面分别以线路中区段b发生瞬时性故障和永久性故障来说明该模式的工作过程。

假设在区段b发生瞬时性故障。VW1分闸后延时T1重合，QO1～QO3失压后延时T2再分闸，设定T1＜T2，因此当VW1重合闸后，QO1～QO3仍未完成分闸动作，处于合闸状态。这样，VW1就可以在T1（0．5s）内切除瞬时性故障，避免了分段器的逐级延时，大大减少了发生瞬时性故障时的停电时间。

假设在区段b发生永久性故障。VW1经一次重合，使QO1合闸闭锁，VW1再次重合，由变电站1供电到a段。在这个过程中QO2检测到一个持续时间很短的小电压，QO2在QO1合闸闭锁的同时也执行合闸闭锁，这样就将故障段b的两端同时闭锁住，实现了对故障的隔离。故障发生后，VW3在检测到单侧失压后延时XL合闸，QO3在VW3合闸后延时X后也合闸，由变电站2供电到c、d段。如果在这个过程中，c或d段又发生故障或者QO2未完成合闸闭锁（这种情况出现的概率极小），则VW3合闸后检测到故障又跳闸，在第一次重合闸后实现故障的隔离和供电恢复。所以，无论在哪种情况下，这种配电模式都可以避免VW3至变电站2线路段的停电。也就是说，在隔离故障区段时不会波及非故障线路，不会造成非故障线路段的无谓停电。发生故障后，在线路上重合器和分段器动作的同时，装设在变电站内部的故障定位器根据各开关设备的动作时间配合，可迅速地确定出故障区段的准确位置，以便进行检修。

从上面的分析可以看出，这种配电方式虽然无法一次性完成对故障的定位、隔离和恢复供电，但是它可以快速切除瞬时性故障；在发生永久性故障时，可以同时完成对故障区段两端的闭锁。这种方式与传统的“重合器＋分段器”配电方式相比，缩短了停电时间，减少了短路电流对线路的冲击次数。因为整条线路中只在变电站出线端和线路中间装设有重合器，所以保护配合易于实现；虽然线路分段较多，但变电站出线断路器的速断保护延时无需太长，所以当变电站出线端发生短路时，对配电系统的影响也就较小。同时，由于采用分段重合器作为联络开关，在隔离故障时就避免了非故障区段的停电。另外，这种配电方式虽然没有象第3种配电模式那样切除故障快和功能强大，但它也有自己的优势，即无需通信设备，完全依赖于线路中的智能化开关设备就地完成对故障的定位、隔离和恢复供电，简化了配电系统的结构，也使影响可靠性的因素大大减少；并且这些智能化开关设备都留有通信接口，如有必要，可以方便地加上通信功能，使该配电网馈线自动化达到更高的水平。

3提高可靠性和减少线路停电时间的措施

对于配电自动化来说，自动化程度的高低和功能的强弱固然重要，但整个系统的可靠性应该放在第1位。此外还要考虑到经济性［2］。为了保证上面介绍的以分段重合器为联络开关的“重合器＋分段器”模式的可靠性，采取了以下措施：

（1）重合器的开关本体为真空断路器，采用真空灭弧室外装复合绝缘的专利技术。它具有无油、无气、免维护、寿命长、无火灾、无爆炸危险的优点，机构采用电机快速储能的弹簧操作机构，无需高压合闸线圈。

（2）选用高性能PLC（可编程逻辑控制器）作为重合器和分段器的控制中心。简化了线路，大大提高了整机可靠性和抗干扰能力。

（3）直接从线路上获取电源，无需任何外加电源。选用美国的开关电源模块，抗干扰能力强，工作范围广，可在30％～120％输入范围内输出稳定的额定电压。

此外还有冗余设计和降额使用等措施，也可以提高整机的可靠性。

为了减少这种配电模式中的停电时间，采取了以下措施：

（1）快速切除瞬时故障，减少停电时间在电力系统中，线路故障的62％～85％为瞬时性故障，如果把瞬时性故障按永久性故障等同处理，则会造成较长时间（数十秒以上）的停电。为此，在重合器中增加了首次快速重合功能（可选），在分段器中增加了完全失压后延时分闸功能。这两者互相配合，可以在0．5～1s内切除瞬时性故障，大大降低了瞬时故障时的停电时间。

（2）故障区段的两端同时完成闭锁

传统的分段器当线路发生故障时，只能一次闭锁故障线路的一端，改进后的分段器可以在线路发生永久性故障时使故障区段的两端同时实现隔离，避免了非故障区段的停电，使恢复正常供电的时间缩短，同时减少了重合器或断路器的重合次数，对系统的冲击也就相应地减少了。

（3）躲涌流功能

配电系统最主要的负荷是变压器和高压电机，所以在重合器首次合闸或重合时，会出现比额定电流高得多的启动电流，有可能导致重合器的误动。改进后的重合器在软件和硬件两个方面增加了躲涌流措施，可以自动地区别合闸产生的涌流和故障电流，很好地解决了涌流问题。

4结束语

本文介绍了配电网馈线自动化的3个发展阶段，经过比较认为，采用以“重合器＋分段器”为主构成的配电系统较为符合我国目前电力行业的具体情况。分析了以“重合器＋分段器”为主构成的配电网馈线自动化的几种方式，提出了一种新的实用的配电方式，既可以减少故障时的停电时间和短路电流对线路的冲击次数，又易于实现保护时间的配合。该配电模式已经在浙江黄岩供电局试运行，到目前为止，运行效果是令人满意的，达到了设计要求。

参考文献：

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引言

10 kV铁路电力线路为铁路运输生产提供电力保障，其供电可靠性直接影响铁路运输的安全运行。电气化铁道供配电系统由自闭和贯通线构成，其特点是系统中性点非接地，10kV线路与国家电网是利用变电所内的电力变压器实现隔离。铁路电力线路的功能是专线专用给铁路站场、通信信号装置、机车信号、变电所用电等一级负荷提供能源。自闭线和贯通线路相互备用，一旦电力线路或者电力变电所发生故障，则导致铁路行车信号机失灵，信号失效就会造成堵塞、撞车等事故。

1.10kV铁路电力线路故障

判断铁路电力线路故障的方案，首先要理论分析各种故障特征，根据对采用安装在开关站的 FTU监测出来的数据信息判断故障。针对铁路专门设计的10kV自闭贯通线路作用是提供给铁路信号系统，行车系统，编组场车站等一级负荷电能。目前，我国对于铁路 10kV电力线路故障的检测没有很好的方法，检测单相接地故障更是缺少必要手段，原来基本采用监视器监测整定范围内母线上的零序电流的有无，再利用故障线路判断装置进行选线，最后发出报警信号，但是不能够准确提供具体故障区段。

1.1铁路电力网的特点

作为信号设备主要电源的铁路电力线路是保证铁路运输安全生产的重要保障。铁路配电网是一个稳定和可靠供电网络，具备安全和经济性好的特点，在电力系统结构和功能上都具有一定的特点和区别。

（1）供电范围广，受电点多。自闭贯通电网的供电臂大约为 60到70km，特殊地段甚至能到90km 以上。供电负荷容量小数量多，由于自闭贯通电线是自动闭塞信号装置专用线路，都会连接途经车站，负荷信号微弱。

（2）运行维护困难。由于铁路运行情况错综复杂，所以自闭贯通线路受到外界因素影响较大，即使高铁普遍采用电缆引出引入，但电缆大多敷设于地下，受温度、湿度、地质、环境影响较大。铁路配力网结构简单，作为自动终端信号装置与最终用户直接连接，铁路自闭贯通网里一般都为10kV和35kV两个等级的变配电站，铁路自闭贯通供电系统中的站所功能基本相同，配置也基本一致，这样对于铁路供电的功能和范围要求就相对较低。

（3）接线单一可靠性高。自闭贯通供电系统的接线采用最常见的沿铁路敷设的放射网结构，沿铁路线分布均匀变电所互相备用相互连接，组成双回路供电方式。连接线一主一备，自闭线与贯通线相互补充的接线方式。铁路自闭贯通网虽然结构简单，连接方便但是由于其安全性要求供电持续可靠保证。传统的铁路配电网系统设计了多种措施来保证供电的稳定可靠，但是过去所装设的老式保护满足不了日趋发展的高铁提速当故障出现，尤其是难以判断单相接地故障出现的区段，使故障危害加深严重影响自动闭塞正常工作。

1.2铁路自闭贯通线路相间短路

假设线路 A、C 两相在变电所 1、2 间发生短路故障，那么就有

使用对称矢量法对线路上的电流互感器进行读数就会发现两相短路故障时，自闭贯通相电流减小，零序电流和零序电压并不存在于整个短路故障通路里。在故障线路中，靠近电源侧等值的短路电流通过各分段故障线。故障线路前段（ 远离电源侧） 短路电流不会出现在各故障分段区间里。

假设线路A、C两相在变电所1、3间发生a、c两点接地短路，那么就有故障临界条件

在自闭贯通线各变电所安装的电流互感器，就可以测量出实时的电流值。得出结论是一旦发生两相接地故障那么在故障区间前部各相都会有等值短路电流流过，而在故障区间的后端都没有短路电流流过互感器，整个回路里有零序电压和电流； 当不同区间发生接地短路时候，在故障区间前侧故障相短路电流流过互感器，在故障区间后侧不流过短路电流，整个回路都会有零序电压和零序电流。

三相短路和三相接地故障与两相比较相似，但是也有一定的区别。当发生三相短路故障时候，发生故障相的线电压下降，短路电流流过故障相电流互感器，整个配电网里不存在零序电压和零序电流；等值短路电流都会流过故障区间前部的故障相上的电流互感器，短路电流不出现在故障区间后侧线路上的电流互感器； 故障三相接地发生时候，不产生零序电压和电流，故障相有短路电流流经导致故障线路相电压减小； 产生等值的短路电流流过故障区间前侧故障相上的电流互感器，短路电流不会在故障区间后侧流过电流互感器。总之，相间接地短路故障，都可以利用装设在变电所里电流互感器，一旦发生短路故障就可以明显监测出发生故障前的变电所的母线上的电流信息，再根据故障后端没有短路电流的信息，初步分析判断出故障点的粗略位置最后通过比对故障现象的类型及特点准确定位出故障点的。

1.3铁路电力线路单相接地故障分析

当某点发生金属性接地故障，测得接地电阻为零时，已知电力线路上有电容电流，推导出非故障相对地电流和对地电压都近似零，利用零序等效网络就可以得到以下结论： 零序电流在故障回路和非故障回路的关系是，非故障零序电流等于该相的接地电容电流，而故障回路的零序电流正好等于全部非故障零序电流相加之和，也就是所有非故障回路接地电容电流的和； 在对于零序电压电流相位关系，零序电压在非故障相上滞后零序电流 90度，而在故障相上零序电压超前零序电流90度，相加就可以得出零序电流在非故障回路故障回路相位相差正好180度； 总之，接地电容电流等于全部故障和非故障回路中接地点电流之和，同时电容电流和零序电压相差90 度。当发生非金属性单相接地故障时，电阻R不等于零。已知铁路电力线在故障点接地时，并且因为接地电阻不等于零，那么故障区间前段与非故障区间前段的零序电流方向恰恰相反。所以铁路电力线路发生单相接地时，零序电压超前零序电流在非故障线路前侧相差正好90度，在故障线路前侧则滞后相差正好90度； 由于幅值和相角不受电阻影响，则不会改变电流和电压之间的零序相位差； 一旦配电线路出现单相接地故障有零序电压时候，线路前侧的各部分故障超前零序电流，但是故障线路后侧则正好与非故障相反差90度。

2.铁路线路故障判断方案的研究

基于FTU 馈线自动化是解决故障判断的重要系统。该系统中，FTU 被安装在负载、电互感器、功率表和开关等设备上，用来采集对应开关的实时位置、完成贮能情况等运行数据，并且通过网络通信将现场信息传送给变电所中控设备，FTU 还可以利用信道双向性接收自动化控制中心下达的指令，完成指令动作进行长距离操作倒闸。发生故障时，FTU 就可以记录下数据的变化包括故障实时数据对比正常数据。如短路最大电流值、最大冲击电流、最大故障功率和电压等信息统一发送至中心控制机构，中控利用逻辑运算精确定位故障点，并采取最佳措施恢复供电，快速完成遥控分离故障区间并尽快恢复线路供电、保证铁路运行安全。为了方便主站，先将分散的收集单元集中再与控制中心连接，实现分散转为集中，利用成熟的调度自动化技术能够把各个面向对象的采集单元的统一变成的通信协约，实现有机结合供配电技术、SCADA 系统、电力数据采集等。一般在变电所到故障点的自闭贯通线上才会有故障电流，通过各个 FTU 把采集到的故障相数据值传送给自动中心，利用计算机推理运算合理处理已收到故障线路的所有信息，快速定位判断故障发生的区段。通过上节部分关于自闭贯通线路各类故障得出的结论，就可以推理出判断自闭贯通线路各类故障的算法。例如某段自闭贯通线路分为 4 段区域，根据铁路电力系统为非中性点接地系统，上节介绍故障机理就可以归纳为相间短路、单相接地故障等再依据临时性或者永久性故障性质。排列组合共六种可能故障类型通过采集的现场数据进行区分最后中控对故障分析判断。可以分两步进行一个是铁路电力线路沿线上两个变电所之间发生故障时，FTU采集开关站的数据，需要传输一段时间才能将信息收集到主站。设置时间参数，考虑到两个变电站之间的 FTU 数据全部上传，这个参数就是故障分辨率。保障主供变电所重合闸动作，同时备用变电所自投预备，当短路电流流经时，保护机构跳闸，备投重合启动，准确判断出是临时故障； 同理，当出现故障电流时，保护装置跳闸，备投没有启动，重合闸顺利动作同样是临时的。主供电臂启动重合闸，备用供电臂投入的时候，同理出现故障，主供区间保护装置跳闸动作，备投没有启动，重合备投也不成功，那么故障就是永久性，对变电站之间 FTU 采集的数据进行综合判断，根据数据的情况区分出现的故障，收集完整数据分析准确判断故障定点及并采取相应措施保证铁路电力线路正常运行。

3.结束语

电力线路故障诊断是保证铁路运输安全运行和稳定可靠的重要途径。提高铁路电力线路自动化水平，完善远程处理故障能力是电气化铁道供电的一个重要方面。本文通过对铁路自闭贯通线路进行的研究，提出了自闭贯通线的故障判断方案，提高了铁路配电系统的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]陶力军.武广高速铁路电力工程设计[J].铁路技术创新，2010.

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一、我国配电网建设的现状

当前，我国有意识地改变原先的“重发电、轻输送配电”的现状，而且取得了一定的成果。使得整体上配电网的没置都趋向了正规、合理。但是，由于我国在配电网规划上发展较晚，依旧存在一些不合理的因素。

1、电路结构不合理，转换不灵活。

我国存电网建设中呈现出电路复杂、互相交错、难以移动等现象。近电远送、电网接线复杂、迂回供电、专用线路占有主线路过多等不当理的安排也为之后重新建设新电路结构带来了极大的不便，也增大了电路维修的困难。

2、基础建设差。

在过去的电网建支中，由于缺乏早期的勘测、考察和规划，导致当前我国配电网的设置分布不合理，供电线路较长，损坏较严重。一些城市出现了市中心电源丰富，周边村落电源稀少的现状，这种情况致使一些周边农村长期处于没有电用的状态。

3、供电质量下降，容易出现故障。

由于基础差、底子薄，加上线路设置的不合理，就必然会影响供电的质量和效率，降低了供电的可靠性。直到现在还有很多地区都在采用架空线输送电能的方式，这也直接影响着供电的可靠性。

二、10kv配电网规划和建设中存在的问题

1、运行可靠性差，线路负荷率偏大

随着城区的扩展建设，新开发区的电源均从原有线路引用，这就造成了供电可靠性变差，直接导致原有线路的负荷大大增加。以某地区为例，通过对该地区供电线路的审核，我们发现，在线路负荷方面大部分线路的负荷率超过了70%，正常运行时负荷率偏高，负荷发展适应性差；而小部分线路负荷率低于20%，这就会使得资源得不到充分利用。

2、城市10kv电源点布点方式不合理

由于对城市10kv配电网的建设缺乏整体的规划设计，我国部分城市的10kv电源点布局不够合理，再加上布点量不足，容易造成供电半径过大，继而使得线损过高、电压偏低。

3、城市10kV配电网络结构不合理

在之前的城市发展规划中，由于设计不够合理使得我国的10kv配电网网络架构不合理。这些日益沉积的不合理因素成为直接影响配电网检修、故障排查等相关工作的一大障碍。

三、10kv配电网规划与建设的思路

对于城市配电网的建设与规划需要做到以下几个方面：做好负荷预测工作；中压配电站的结构是影响配电网供电质量和供电可靠性的主要因素，关系到整个电网的发展，因此应采用合理的接线模式，而且还要随着负荷的增长逐步趋向于环网等接线方式；在网架结构方面，要增加配电网线路之间的联络，逐步形成结构清晰，供电范围明确的骨干网架；增加供电电源点，合理减少供电半径，合理分配负荷，同时增大中压配电网的导线截面，改造旧线，更换高耗能变压器.这些都将对降低配电网的电能损耗起到明显作用。

l、基础工作

10kv配电网的规划与建设是以为负荷预测基础的。负荷预测的正确性及预见性对城市电网规划的影响极大，网架结构的设置、变电所的布点和电压等级的选择都由负荷水平决定。因此，我们要对负荷预测给予高度重视。负荷预测是指，根据自然条件、电力系统的运行特性、增容决策及产生的社会影响等情况，通过对历史数据的分析和研究，探索事物之间的内在联系和发展变化规律，做出预先估计和推测。为了与城市发展的要求相一致，负荷预测一般是以当地政府制定的城市发展计划为依据。因此，因地制宜，针对负荷性质的区别，选择与之相适应的负荷预测方法，才能达到负荷预测的准确性。

2、技术措施

2.1网络构架建设。

实现电网安全、可靠的供电，需要一个强而有力的网架作支撑。10kv网架一般有联络线方式、“手拉手”环网方式、电缆双环网方式。在城市的中心地段，电网的负荷密度较高。10kv环网能够保障转供用电负荷工作的正常进行；10kv辐射网一般用在用户专线的供电区域内。在进行10kv配电网的规划时，需要注意以下几方面的原则：

1）按照10kv环网的接线方式进行接线时，线路正常运行时的最大载流量需要控制在一个安全范围之内，即安全电流的1/2-3/4内。如果载流量超出了规定的安全范罔，就需要及时采用转带负荷措施来进行分流，以确保其安全性。

2）在进行10kv配电网规划时，应在保证实现控制环网和线路正常运行电流强度的前提下，在每一回10kv线路上设置多个分段开关，这样能够将电路维修、检修以及故障排查时的范围缩至最小。出于技术和经济的多方面考虑，一般的线路段数设置在3到4段为最佳，而每一段的用户应当控制在8到10户以内。

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中图分类号：TM4文献标识码： A

一、电气主接线设计概述

（一）、电气主接线的概念

变电站电气部分的主体是电气主接线，在电力系统中主接线是电能传递通道的重要组成部分之一；其对变电站本身的运行灵活性、供电可靠性、经济合理性、检修方便与否及电力系统整体连接方式的确定起着决定性的作用，同时也对变电站配电装置的布置、电气设备的选择、控制方式和继电保护的拟定有着很大的影响。因此电气主接线系统科学的建立，综合比较评价各项技术经济，全面分析相关影响因素，对合理确定主接线方案十分必要，除上述电气因素以外，在设计变电站电气主接线的过程中，还应考虑地质、气象、交通、地理位置等环境因素。

（二）、电气主接线设计要注意的问题

在进行变电站电气主接线设计时，需要重点注意的一些问题如下:

(1) 在电力系统中需要考虑变电站的重要性，在电力系统中变电站的作用和地位是决定电气主接线的主要因素。变电站包括地区变电站、枢纽变电站、企业变电站、终端变电站和分支变电站，在设计前对变电站的定位是十分必要的。在电力系统中由于它们的作用和地位不同，对其电气主接线的灵活性、经济性和可靠性的要求也不同。

(2)要注意远期和近期的发展规模相结合，应根据5到10年电力发展规划，进行变电站电气主接线的设计。分析各种可能的运行方式，根据地区潮流分布和网络情况，根据负荷的分布、大小、增长速度等因数来确定电气主接线的形式、出线回数及供电电源数。

(3)用电负荷的负荷等级的影响：一级负荷必须有两个独立电源供电，当一路电源失去后，另一路电源应确保全部一级负荷不间断供电；二级负荷一般要有两个电源供电，当一路电源失去后，另一路电源应保证大部分二级负荷供电；一般三级负荷只需要一个电源供电。

(4)电气主接线方式需考虑主变台数的选择，主变选择台数将对电气主接线产生直接的影响，主接线的接线方式不同其接线的灵活性、可靠性也不同。另外传输容量不同选择的变压器数量也不同。

(5)电气主接线确定时需考虑备用容量的大小和有无对其的影响，发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，设备检修、负荷突增、故障停运情况下能满足应急要求。根据备用容量的有无电气主接线的设计要有所不同，例如，当线路故障时允许切除变压器、线路的数量等，都对电气主接线的形式直接影响；当母线或断路器检修时，是否允许变压器、线路停运等。

二、电气主接线设计的基本要求

在电力系统中应该根据变电站的规划容量、变电站的地位、线路、负荷性质、设备特点、变压器连接元件总数等条件确定变电站的电气主接线，并应供电运行灵活性、综合考虑可靠性、节约投资、检修操作方便、便于扩展和过渡等要求。

（一）、供电可靠性

电力分配和生产的首要要求是供电可靠性，主接线能可靠地工作，保证不间断为用户供电。电气主接线评价可靠性的标志是: 在母线或线路发生故障时应尽量减少主变的停运台数和线路的停运回路数，对重要用户尽量保证供电；断路器检修时，不宜影响对系统的供电，变电站全部停运的可能性尽量避免。

（二）、运行检修的灵活性

主接线应满足在检修、调度时的灵活性，在调度运行中应可以灵活地切除和投入线路和变压器，在检修、事故以及特殊运行方式下满足系统的运行调度要求，变电站无人值班检修时，能够实现方便地停运母线、断路器和继电保护设备，进行安全检修时对用户的供电和电力网的运行不致受到影响。

（三）、扩展性和适应性

一定时期内能适应没有预计到的负荷水平的变化；扩建时，从初期接线过渡到最终接线可以适应，在停电时间最短或影响连续供电的情况下，投入线路或变压器而不互相干扰，并且工作量最少对一次、二次部分的改建。

（四）、经济合理

主接线在满足灵活性、可靠性要求的前提下，要求做到经济合理，首先，投资省，即变电站的设备购置费、建筑工程费、其他费用和安装工程费应节省，采用不同的接线方式其投资具有明显的不同；其次，要为配电装置创造条件，主接线设计占地面积小，采用的接线方式不同，占地面积于配电装置有很大的区别；第三，损失能量小。

三、电气主接线设计的要点

（一）、电气主接线的接线形式

常用变电站的主接线形式有多种，一般分为单母线接线、分段单母线接线、内桥接线、外桥接线、线路变压器组接线等，以上各种接线均有各自的优缺点。本次对35kV常用的单母线和内桥接线的优缺点进行简单阐述。

单母线接线简单清晰、所需设备较少、操作方便、占地较少、投资少、便于扩建并可采用成套配电装置等优点；但单母线接线操作不灵活、运行可靠性低任一元件故障或检修时，均需要整个配电装置停电。鉴于以上优缺点，单母线接线形式适用于容量小、线路少和对二、三级用电负荷供电的变电站内。内桥接线形式所需高压断路器数量相对较少，占地面积不大，运行可靠等优点；但内桥接线变压器的投切较复杂，需要可靠的电气机械联锁，母联桥断路器检修时需要解列运行，并且投切时影响1回线路的暂时停运。内桥断接线形式适用于较小容量的发电厂或对一、二级负荷，且用户变压器不经常切换，需要切换时允许短暂停电的用户供电的变电站

（二）、电气配电装置的选择

电气配电装置的选择首选需要确定变电站的布置型式，变电站分屋内式和屋外式，屋内式电气设备一般选用成套产品，运行维护方便，占地面积少。屋外式变电站电气设备分散布置，运行维护不便，占地面积大，但供电容量较大、设备制造成熟、投资较低、维修费用低等优点。在选择变电站布置形式时，应考虑所在地区的地理情况和环境条件，因地制宜。目前，35kV及以下的变电站供电容量较小，成套设备制造已成熟，宜采用室内型。据统计近几年新建的35kV及以下变电站多采用了室内型。

配电装置的进出线形式由变电站的电源及布置形式有关，配电装置进出线形式分上进上出式、上进下出式、下进上出式及下进下出式四种，根据变电站的供电电源进线情况及变电站的布置形式确定变配电装置的进出线形式。

电气主接线中所有电气设备的额定电压、额定电流、额定短路开断电流、互感器的变比等电气参数需要根据电力系统的额定电压、额定电流及系统短路电流进行选择。

（三）、其他因素

在选择主接线时还应考虑主接线中站用变的位置及容量。根据变电站接线型式、供电运行时长的特点合理选择站用变的位置。当变电站需要常年运行时，站变可设在主变压器低压侧，或根据供电电源情况设在主变压器高压侧。若变电站非常年运行，只是季节性、间断性的运行时，在节约用电的基础上，站用变压器为保证变电站日常维护的需要，应在主变高压侧设置。站变容量应根据站用电负荷的性质、与主变运行配合的需要及用电负荷大小确定站用变压器的容量及台数。

另外应根据具体配电情况确定是否需要自备备用电源，确定备用电源的接入切换型式、备用电源的容量等也是电气主接线系统设计时需要考虑的重要因素。

四、总结

综上所诉，为了能设计出安全、可靠、灵活、经济、合理的电气主接线必须对变电站的方方面面进行综合考虑，充分了解所建变电站的主要用途、所处地位、运行情况、投资来源等因素，将各个因素考虑周全后，选择合适的主接线型式是变电站设计中首要且重要的一步，电气主接线选择的合理是变电站发挥其作用的关键，也是评判变电站设计成败的要素。

参考文献