10 kV和20 kV配电网混合运行安全分析与对策研究

方 敏，吴天钢

(海宁市供电局检修建设工区，浙江海宁 314400)

0 引言

我国大部分城市在以往的很长一段时间内都采用10 kV作为中压配电网的主网.随着我国工业化进程的加快以及城市发展需要，配电电压等级引入20 kV，从提高配电网的容量，降低线路上的电压损失，增大配电网的供电半径，降低线损等方面分析，20 kV电压等级都比10 kV等级具有更大的优势.而且，解决城镇中心高负荷密度区域供电困难的措施，只能是提高中压配电网的电压等级[1］.

浙江省从2009年开始建设20 kV配网，2010年3月19日，嘉兴地区首条20 kV公用线路(20 kV闻澜D5332线)正式投运.3月23日，全省首个20 kV用户挂线运行.以嘉兴地区为例，依据目前县域电网的现状和城市的总体规划，可将供电区域划分为10 kV供电区域、20 kV新建供电区域、20 kV与10 kV混供区域.嘉兴老城区的电力负荷增长已趋稳定，10 kV配网布局完善，已形成手拉手环网接线、开环运行的成熟网络，对其原有配网大规模改造代价太大.新建的工业园区，如尖山新区，规划用电负荷密度大，原有配网结构较小也不完善，比较适合采用20 kV区域供电，且改造所需投资不大.老工业、老城镇地区，如海宁盐仓农发区，10 kV配网已具有一定规模，但已不能适应当前负荷的发展，新客户采用20 kV接入，老客户对其电压等级升压改造，逐步过渡.

1 混合运行的安全风险分析

由于部分地区配网电压升压改造过程中，有较长时间存在20 kV、10 kV共同供电的现象，即混合运行现象，这势必带来一些实际困难及安全问题[2］.

1.1 混合运行造成供电可靠性下降

混合运行使供电可靠性下降的情形有两种.一种是在新建20 kV配电网初期，20 kV电网必定是孤立的，即与原来10 kV配网完全割裂，无法互供，不能满足N-1(注:N-1准则是指正常运行方式下电力系统中任意一元件无故障或因故障断开后，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内)的要求，造成供电可靠性下降.

由于新建变电站与原有变电站之间中性点接地方式不同，也造成新旧变电站不能并列运行[3］.

另一种情形是在变电所内20 kV电源改造时，往往采用原有110 kV变电所内新安装1台主变压器，低压侧为20 kV电源的方法.这样一来，变电所内就存在不同电压等级的设备，造成两段母线之间不能通过母联开关进行联络.而为了保证供电可靠性，又往往会采取通过联络变在两段母线间形成联络的措施，使10 kV侧主变全停时，可以用20 kV的出线降压运行带10 kV母线;同时，在20 kV侧主变全停时，又可以用10 kV的出线升压运行带20 kV母线.对于后面一种升压运行方式，当发生20 kV出线接地故障时，联络的零序电压保护会切断20 kV母线，造成20 kV母线失电，带来很大的安全隐患.另外，这种运行方式，也容易带来运行操作的安全风险问题[4］.

1.2 混合运行存在操作安全隐患

混合运行期间，必然要对原有装置进行改造.在这个过程中，会存在同一通道内10 kV、20 kV同杆双回路的架设，及同一房间存在10 kV、20 kV母线共存的现象.这种不同电压等级的装置在同一操作场所共存的现象，埋下了操作人员容易走错间隔的安全隐患.

在设备进行升压改造时，将按20 kV装置进行建设施工.但由于电源、用户改造等一般会相对滞后，为了保证正常供电，必然要采取降压运行，工作时，就容易发生未使用相应电压等级的安全工器具进行作业，容易造成设备工作状态的误判，从而埋下安全隐患.如带电显示器因感应电压降低，可能无法正常显示等，容易引起电力设施损坏，甚至人员伤亡的严重事故.

1.3 用户侧配变改造后的安全风险分析

对于用户侧配变已改成双抽头变压器时，为了保证配变低压侧送出电压的安全合格，会对分接开关做相应的操作.但操作时应该注意以下问题:

(1)高压侧10kV电源，如分接开关打在20 kV侧，则会造成配变电压侧电源降低为正常值的一半，即190 V，造成计量装置、设备的工作电压不正常，但不会造成设备的损坏.

(2)高压侧20 kV电源，如分接开关打在10 kV侧，则会造成配变电压侧电源为正常值的2倍，即760 V，造成计量装置、低压设备损坏，配变的高压侧直接因为高电压瞬间烧坏.

2 混合运行的对策和控制措施

针对10 kV和20 kV混合运行存在的风险问题，采取一些有效的控制措施，可以防止事故的发生.

2.1 线路结构的选择

为了提高混合运行期间20 kV配电网的可靠性，对新建的20 kV线路可采取多分段的结构;在电源点附近或相邻的20 kV线路，通过就近联络、多联络等方式，形成网格型接线(桥型接线).选择合适的配网自动化，线路上采用带保护的柱上断路器，通过配合变电所出线开关和重合闸合理控制故障影响范围，缩短故障查找时间，以提高和满足供电可靠性要求.

2.2 中性点接地方式的选择

为了便于不同变电站之间线路的联络和转供负荷的需要，在同一供电区域尽量统一变电站主变中压侧中性点接地方式.如供电区域间的中性点接地方式不同，则规定不准合环运行;小电阻接地方式的供电区域最好不要和消弧线圈接地方式或不接地方式的供电区域互联;通过升压运行的20 kV线路不准与正常运行的20 kV线路进行联络[2］.而对于联络变来说，因为有升压、降压两种运行方式，使得它们的保护配置和整定是不相同的，特别是20 kV相较于10 kV保护，增加了零序过流保护和零序过流加速保护等保护配置，所以必须在进行传动试验后，才能投入运行.

2.3 保护的配置

对于10 kV、20 kV系统的保护整定与运行，要兼顾灵敏性、速动性和选择性.低电阻系统设备发生单相接地故障时，本设备的保护应能可靠切除故障，允许短延时动作，但保护动作时间必须满足有关设备热稳定要求.只有当本设备保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备的保护切除故障.

因20 kV较10 kV配网在保证相同功率输送的同时，其输送距离更远，供电面积更大，所以，20 kV对整定的要求更为严格，要考虑的整定范围更大.对于一般的低后备保护、所用变保护、母分保护、电容器保护，20 kV比10 kV多了零序过流保护;对于一般的线路保护，20 kV比10 kV多了零序过流保护、零序过流加速保护;除此之外，20 kV若有接地变，还要求配制接地变保护.

2.4 标识的添加

为了防止10 kV、20 kV在狭小区域内共存情况下误走间隔，可以采取一些醒目的标记，以便于识别并引起注意.

对于10 kV、20 kV同杆架设的线路，线路设备在命名时，必须在最前位置标注电压等级，线路编码上加一个统一的英文字母“C”，如20 kV·C721线、金牛开闭所20 kV·CK123线，使得运行人员在看到设备命名时，就能清楚地注意到20 kV电压等级与10 kV电压等级设备的区别.另外，也可以通过颜色加以区别，对于10 kV、20 kV同杆架设的线路，可以把横担油漆成醒目的颜色，比如红色，以示区别.

在进行检修作业时，可通过发放相应颜色的登杆作业卡来识别.在变电所内，除了设备命名上的区别，还可以通过一次模拟图的颜色区别、设备的五防系统、绝缘垫的颜色警示等进行防范，从模拟操作、核对命名、电子解锁、站上相应的绝缘垫等多个环节来防止走错间隔.

2.5 20 kV降压运行时的主要防范措施

在升压建设过程中，出现20 kV装置降压运行时的防范措施主要有以下几种.

(1)严格验电器的电压等级管理

在线路上验电时，除了要核对设备命名，必须采用相应电压等级的验电器，避免用20 kV电压等级的验电器去验10 kV设备，造成感应电压不足，验电器无法发光、发声.还应做好安全工器具的领用识别工作，作业人员依据工作线路的电压等级，领用相应电压等级的安全工器具，验电器、接地线还应保持有效的长度.

(2)及时更换带电显示器

对降压运行的环网柜进行验电时，为了保证带电显示器的正常工作，要么更换带电显示器，由20 kV专用的DXN2－T24更换为DXN2－T，或通过降低感应电压，可实现带电显示器的正常显示.

(3)对于降压运行的线路，主要还是核对线路的命名、标示、瓷瓶的颜色.

2.6 建立验收卡制度和项目负责制

为了用户侧配变改造后供用电的安全与可靠，完全有必须通过组织措施来加以保证.如，采取设备升压改造验收卡制度，在设备送电之前，依据验收卡上的验收项，包括电源、分接开关、总闸刀状态等逐项核对验收，由施工单位、运行单位、用户共同验收签字后，方能进行送电操作.

线路升压改造，须实施项目负责制.运检工区项目组对升压项目进行全方位的监控，负责从设计、审核、施工方案、中间验收、施工、竣工验收、送电等环节进行把关.

2.7 主要运行技术指标要求及注意事项

(1)20 kV线路对其他设备、建筑物的安全距离较之10 kV线路的要求要高.如，10 kV线路在居民区对地安全距离为6.5 m，而20 kV为7.0 m.与带电线路设备的安全距离，则主要参照35 kV的标准.因此在混供区域进行交跨测量时，应注意标准的变化.

(2)防雷与接地.目前的20 kV线路大多采用防雷绝缘子，因此，必须保证接地的可靠性，对接地电阻的运行要求也要高，应不大于4 Ω，而10 kV杆塔接地电阻的要求则是不大于10 Ω.

(3)设备的绝缘要求，必须比10 kV的要求高1倍.

(4)绝缘子防污的标准相应提高.由于中性点为小电阻接地系统，需要满足防止单相接地的泄漏比距，故其爬电距离大于640 mm/20 kV.

⑤ 对线路的预防性检查、维护周期则参照10 kV线路的要求，杆塔、配电设备的外观检查、导线驰度的平衡情况也与10 kV相同.

3 结语

20 kV配电网电压升压改造过程中，将长期存在10 kV和20 kV混合运行的现象，这给供电区域的安全运行带来了很大的困难.面对在升压过程中的变化情况，需要严格遵守施工验收的组织措施，认真执行相关的技术规范来加以保证;同时通过不断的改进建设、提高运行水平来改善20 kV配电网的安全、稳定运行，确保构建更加坚强、性能更优的中压配电网的网络结构，为进一步提高我国电网的供电可靠性和电能质量打下坚实的基础.

[1]姜 宁.南京电网推广应用20 kV电压等级的探索与实践[J］.供用电，2009，26(1):18 －21.

[2]杜 平.20 kV中压配电的发展现状和趋势分析[J］.机电工程技术，2011，40(7):139 －141.

[3]郑孝东，邹 刚.在配电网中推行20 kV配电电压的可行性研究[J］.电气技术，2011(4):1 －5.

[4]黄海清.10 kV配电网升压到20 kV配电网过渡方案的探讨[J］.科技传播，2010(21):145 －146.