2.6 配电网涉及的一次设备——开闭所

2.6.1 概述

中压开闭所，也称中压开关站，是设有中压配电进出线、对功率进行再分配的配电装置。开闭所的特征是电源进线侧和出线侧的电压相同。区域二次变电站也具有开闭所的功能。

中压开闭所（6kV、10kV、20kV）是配电网的重要组成部分，是随着城镇配电网或企业配电网的发展，为解决终端变电站出线数量不够问题而出现的，并得到大面积应用的配电网主要设施。目前，10kV开闭所在大、中城市的配电网、县城配电网和其他负荷密集区域配电网中得到了广泛应用。

开闭所按照接线方式的不同可以分为终端开闭所和环网开闭所。环网开闭所主要是解决线路的分段和用户接入问题，且存在功率交换。终端开闭所主要是提高变电站中压出线间隔的利用率，能扩大配送线路数量和解决出线走廊所受限制，可提高用户的供电可靠性，且不存在功率交换。

环网开闭所用于线路主干线，原则上开闭所采用双电源进线，两路分别取自不同变电站或同一变电站不同母线。现场条件不具备时，至少保证一路采用独立电源，另一路采用开闭所间联络线。开闭所进线采用两路独立电源时，装接总容量控制在12000kV·A以内；采用一路独立电源时，装接总容量控制在8000kV·A以内。高压出线回路数宜采用8～12路，出线条数根据负荷密度确定。

终端开闭所用于小区或支线及末端用户，起到带居民负荷和小型企业及线路末端负荷的作用。一般采用双电源进线，一路取自变电站，另一路可以取自公用配电线路。终端开闭所带装接容量不宜超过8000kV·A，高压出线间回路数宜采用8～10路。所内可以设置配电变压器2～4台，单台容量不应超过800kV·A。

根据不同的要求，进出线开关采用断路器或熔断器、负荷开关组合。10kV开闭所一般按无人值班配置配电设备，采用环网柜、电源间隔不设保护，配变及分支出线采用熔断器保护。

2.6.2 开闭所设置原则

1）由于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，因此在重要用户附近或电网联络部位应设立开闭所，如政府机关、电信枢组、重要大楼及有多条10kV线路供电的十字路口等。

2）由于开闭所具有变电站10kV母线延伸的功能，对电能进行二次分配，为周边用户提供供电电源，因此在用户比较集中的地区应设立开闭所，如大型住宅区、商业中心地区、工业园区等。

3）因为城市建设及城市景观的需要，旧城改造及城市道路拓宽改造大规模开展，原先的架空线路需“下地”改造为电缆线路。为了解决原先接在架空线路上的分支线及用户的供电电源，必须在改造地块或改造道路的沿线建设开闭所或电缆分接箱，为周围用户提供电源。

4）开闭所应设置在通道通畅、巡视检修方便、电缆进出方便的位置。一般情况下，要求开闭所设置在单独的建筑物或附设在建筑物一楼的裙房中，尽量不要把开闭所设置在大楼的地下室中，避免地下室潮湿或进水引起线路跳闸。

2.6.3 开闭所的功能和作用

建设中压开闭所的目的是，解决终端变电站出线走廊受限和提高设备的利用率。一般开闭所建设在主要道路的路口附近、负荷中心或两座变电站之间，以便加强电网联络。开闭所应有两回或以上的进线电源。其电源应取自二次变电站的不同母线或不同高压变电站，以提高供电可靠性。

开闭所的功能和作用总结如下。

（1）变电所10kV母线的延伸

建设10kV开闭所最早的目的是为了解决城市变电所10kV出线数量不足、出线走廊受限的问题。多年来，对于向城市供电的变电所，10kV出线数量非常有限，而且以前建设的变电所往往又有许多10kV用户专线。随着负荷密度的增加，往往需要增加10kV线路的出线回路数，但是，由于受变电所出线数量和出线走廊的限制，即使变电所有剩余容量，也不一定能供电。为此，将负荷集中输送到10kV开闭所，再从10kV开闭所把负荷转送出去，这样10kV开闭所的母线变成了变电所母线的延伸，既解决了变电所公共线出线不足的问题，也解决了开闭所周边用户供电电源的问题。

（2）电缆化线路分支线支接的节点

随着城市的发展，城市的改造力度不断加大，对道路景观的要求越来越高，对于市中心、商业区及城市景观有特殊要求的地段，10kV架空线路“下地”改为电缆线路是必然的发展趋势。

10kV线路电缆化改造时，为了解决支接分支线路、公用配电变压器和高压用户，必须建设一定数量的10kV开闭所，把10V开闭所作为线路上的一个节点，通过其中的各个出线开关柜把电能输送出去，为周围的用户、分支线路提供电源。

（3）提高供电可靠性和灵活性

随着社会经济的发展，城网供电可靠率已成为供电企业管理水平的重要标志。由于10kV开闭所一般可以同时有来自不同变电所或同一变电所不同10kV母线的两路或多路相互独立的可靠电源，因此它可以用来解决城市中政府机关、高层建筑、大型商场等重要用户多路电源供电的问题，确保重要用户的可靠供电。另外，配电网中10kV开闭所的合理设置，可以加强对配电网的控制，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。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，可以灵活进行运行方式的调整，做到设备检修时用户不停电；当发生设备故障时，开闭所可发挥其操作灵活的优势，迅速隔离故障设备单元，使停电范围减到最小。

（4）方便操作和提高操作的安全性

传统的架空配电线路为了进行分段操作或分支操作，在电杆上装设了开关、跌落式熔断器等分断或分支操作设备，需要时由线路工登杆用绝缘操作工具进行操作。这种操作不但作业人员劳动强度大、安全管理难度大，而且操作所需时间长，对供电可靠性影响大，同时还受气象因素和周围环境条件的影响，有时会因为恶劣的气象条件而不能及时完成操作任务。而10kV开闭所的设备均安装在室内，操作安全、方便，有效地克服了上述缺点。而且室内设备运行环境好，运行维护方便。

2.6.4 开闭所常见主接线形式

常见的开闭所接线方式有单母线接线、单母线分段接线和双母线接线3种。

（1）单母线接线方式

单母线接线方式如图2-10所示。一般为1～2路进线间隔，若干路出线间隔。

优点：接线简单清晰、规模小、投资省。

缺点：不够灵活可靠，母线或进线开关故障或检修时，均可能造成整个开闭所停电。

适用范围：这种接线方式一般适用于线路分段、环网或为单电源用户供电。

（2）单母线分段接线方式

单母线分段接线方式如图2-11所示。一般为2～4路进线间隔，若干路出线间隔，两段母线之间设有联络开关。

优点：用开关把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，提供两个供电电源，当一段母线发生故障或检修时，另一段母线可以正常供电，不至于使重要用户停电。

缺点：母线联络需占用两个间隔的位置，增加了开闭所的投资；当一段母线的供电电源故障或检修而导入第二段母线供电时，系统运行方式会变得复杂。

适用范围：这种接线方式适用于为重要用户提供双电源或供电可靠性要求比较高的场合。

（3）双母线接线方式

双母线接线方式如图2-12所示。一般为2～4路进线间隔，若干路出线间隔，两段母线之间没有联系。

优点：供电可靠性高，每段母线均可由两个不同的电源供电，两回电源线路中的任意一回故障或检修，均不影响对用户的供电；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。

缺点：与开闭所相连的外部网架要强，每段母线要有两个供电电源。

适用范围：这种接线方式适用于为重要用户提供双电源或供电可靠性要求比较高的场合。

2.6.5 开闭所所用电源

由于开关柜数量较少，开闭所的线路结构简单（多为单回路或双回路进线），基本上没有所用电源或外电源，这给开关操作电源的选取带来一定困难。目前，主要供电方式有三种。

（1）电压互感器二次侧电源供电方式

直接利用电压互感器（TV）的二次侧100V交流电或由电压互感器二次侧经中间变压器提供220V交流电作为操作电源，给操作、控制、保护、信号等回路提供电源。

（2）直流供电方式

当10kV开闭所用电源为直流时，需在开闭所设置直流屏和蓄电池。直流屏的交流电源来自所用变压器或就近的配电变压器。系统正常运行时，由整流回路或高频开关电源提供直流操作电源。交流失电时，由蓄电池经稳压回路提供直流操作电源。目前，直流电源箱和壁挂直流电源等小型直流电源体积小，可挂在墙上或墙角安装，且价格为同类直流电源的 1/3～1/2。

（3）交流电源通过UPS向操作回路供电

当系统发生故障时，UPS将蓄电池的直流电逆变成交流电不间断地向操作回路、保护、信号等设备供电。高压电源正常时，由低压电源向操作回路供电，系统失电或故障时由UPS供电。采用UPS供电，操作电源不受高压母线电压的影响，可避免采用TV供电方式时出现的计量问题和保护拒动现象。