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摘 要 电力系统中变电站的直流系统通常采用环型供电的方式，特别是110kV变电站。这种直流供电方式不仅可靠性相对较差，而且一旦出现直流接地故障，查找也比较困难。对于供电系统而言，继电保护装置等二次设备均以直流系统为工作电流，一旦其出现问题则供电的可靠性将会受到重大影响。本文提出在110kV变电站直流系统中采用辐射状供电的方式，改善原有环型供电方式的不合理现状，并通过实例分析证明：辐射状供电方式不仅可以有效保证直流供电的可靠性，而且直流系统故障的查找效率也有所提升。
关键词 110kV变电站；直流辐射供电方式；接线方案
1 变电站直流系统馈电网络供电模式概述
近年来由于直流系统的设计欠合理，最终造成电力设施损坏、扩大事故范围、发生人身伤亡事故等，电力系统及国家财产均蒙受了巨大的损失。针对这种现状，国家电网公司在十八项电网重大反事故措施中做出了明确的规定：凡是新建、扩建以及改造的变电站直流系统的馈出网络不得采用环状供电方式，而需采用辐射状供电方式。如果现行设备采用的是环状供电方式，则要将其改造为辐射状的供电方式。不过这条规定在实际执行过程中主要针对的是220kV及以上变电站，而110kV及以下变电站的供电模式至今仍是两种供电模式并存的状态。在2008年国家电网公司下发的《关于印发协调统一基建类和生产类标准差异条款（变电部分）的通知》中对直流系统供电方式做出进一步的分析解释，描述如下：辐射状供电方式所耗用的电缆以及直流屏柜的数量较多，对于110kV及以下变电站而言，其性价比相对较低，所以针对不同的电压等级要区别对待。结合实践经验以及各种关于直流系统的反措、相关规定可知，辐射状供电模式有着环状供电不可比拟的优势，唯一的问题就是辐射状供电模式中二次控缆的应用数量相对较多，经济性方面比较差，据此笔者结合实例做出比较分析。
2 辐射状供电方式与环状供电方式技术经济比较
2.1 某110kV变电站概况。
某变电站为2011年新建工程，本期包括2台2*40MVA主变、110kV进线2回、10kV馈线20回、电容器组4台；终期则包括3台3*40MVA主变、110kV进线2回、10kV馈线30回、电容器组6台；110kV配电装置为扩大内桥接线方式，设置110kV备自投；10kV采用单母线IV分段接线，并设置分段断路器，每两段10kV母线间设置备自投装置。
2.2 直流系统采用辐射供电方式取代环状供电方式。
该110kV变电站原来直流网络的供电方式是环状供电，包括一面馈线屏，30回馈出线；在审查施工图阶段业主单位提出，要将原有的环状供电方式改为辐射供电方式，从而原来的直流馈出线空开数量无法满足现有要求，因此需要增加一面直流馈线屏，则该系统中共有两面馈线屏、60回馈出线，与原方案相比成本投资增加3万元左右。两种供电方式所需的控缆用量比较如下表1所示：
表1 不同供电方式使用电缆数量情况比较表
由上表比较数据可以看出，与环状供电模式相比，辐射供电模式的电缆用量增加了440m，按市场价值9元/m来计算，所增加的成本在4000元左右。那么将该110kV变电站直流供电系统改为辐射状供电模式，则需要增加成本投入共计3.4万元左右，这些成本费用相对于几百万的变电站总投资量而言，所占比例较小，因此完全可以接受，但是却大大提高了变电站直流系统供电的可靠性。
3 变电站直流系统供电模式方案的优化措施
其实在各个电压等级的变电站中，包括220kV及以上，辐射状供电模式与环状供电模式并非互相排斥的关系，而是要通过优化方案实现两种供电模式的和谐统一。具体而言对变电站直流系统的供电模式方案进行优化可以采取下列措施：第一，110kV及以上电压等级的间隔，要求在直流馈线屏中分别引取各间隔保护、控制以及测控电源，其中主变保护为单套保护组柜安装，其包括差动+非电量+后备，在直流馈线屏只取一保护电源即可；如果馈线屏中备用空开的数量比较多，可以单独引取。要求将各侧开关控制、测控电源分开分别从直流馈线屏引取；此外，要从直流馈线屏分别引取110kV线路或母分间隔的保护、控制、测控电源等。第二，可以从直流馈线屏分别引取各电压等级母线公用电压切换、并列装置电源、测控电源等，禁止与其它间隔电源共用，并且要分开切换电源与测控电源。第三，通常环状供电方式可以应用于10kV的间隔保护、控制以及储能等方面，不过在这种模式中从直流馈线屏输出的支路、下级所挂接的支路数要控制在10路以内，而间隔数则以实际引接电源开关柜或手车柜的数量为准，每段之间要设置分段联络开关或者刀闸。第四，在对变电站直流系统进行新建、扩建或者改造的过程中，直流系统空开要配置专用的直流空开，每级空开配置的级差要保证在2-4级之间，电源端为上限，网络末端则为下限；此外，直流空开最好选择同一个生产厂家的同系列产品，但是要以满足选择性为前提。第五，变电站直流回路在新建、改造、扩建过程中不得采用交流型或者交直流两用型电压空开，更要禁止直流空开串接混用熔断器。
总之，与环状供电模式相比，辐射状供电模式更加适用于直流供电系统，本文通过典型案例对其加以论证，110kV及以下电压等级的变电站即使采用辐射状供电方式，其所耗用的电缆数量、直流屏的数量并不会增加过多的投资成本，但是却可以获得较高的性价比。因此实际工程中可以将辐射状供电方式作为主要的代电方式，然后再结合实际将环状供电模式应用于适用的部分。本文所提出的适用于110kV及以下变电站直流网络的典型设计优化措施，不仅可以满足直流供电可靠性的要求，而且具备较高的经济效益，值得推广应用。
参考文献
[1] 白忠敏.电力工程直流系统设计手册[M].北京：中国电力出版社，2008
[2] 中国电力企业联合会标准化中心编.安装与验收标准[M].北京：中国电力出版社，2007
关键词 110kV变电站；直流辐射供电方式；接线方案
1 变电站直流系统馈电网络供电模式概述
近年来由于直流系统的设计欠合理，最终造成电力设施损坏、扩大事故范围、发生人身伤亡事故等，电力系统及国家财产均蒙受了巨大的损失。针对这种现状，国家电网公司在十八项电网重大反事故措施中做出了明确的规定：凡是新建、扩建以及改造的变电站直流系统的馈出网络不得采用环状供电方式，而需采用辐射状供电方式。如果现行设备采用的是环状供电方式，则要将其改造为辐射状的供电方式。不过这条规定在实际执行过程中主要针对的是220kV及以上变电站，而110kV及以下变电站的供电模式至今仍是两种供电模式并存的状态。在2008年国家电网公司下发的《关于印发协调统一基建类和生产类标准差异条款（变电部分）的通知》中对直流系统供电方式做出进一步的分析解释，描述如下：辐射状供电方式所耗用的电缆以及直流屏柜的数量较多，对于110kV及以下变电站而言，其性价比相对较低，所以针对不同的电压等级要区别对待。结合实践经验以及各种关于直流系统的反措、相关规定可知，辐射状供电模式有着环状供电不可比拟的优势，唯一的问题就是辐射状供电模式中二次控缆的应用数量相对较多，经济性方面比较差，据此笔者结合实例做出比较分析。
2 辐射状供电方式与环状供电方式技术经济比较
2.1 某110kV变电站概况。
某变电站为2011年新建工程，本期包括2台2*40MVA主变、110kV进线2回、10kV馈线20回、电容器组4台；终期则包括3台3*40MVA主变、110kV进线2回、10kV馈线30回、电容器组6台；110kV配电装置为扩大内桥接线方式，设置110kV备自投；10kV采用单母线IV分段接线，并设置分段断路器，每两段10kV母线间设置备自投装置。
2.2 直流系统采用辐射供电方式取代环状供电方式。
该110kV变电站原来直流网络的供电方式是环状供电，包括一面馈线屏，30回馈出线；在审查施工图阶段业主单位提出，要将原有的环状供电方式改为辐射供电方式，从而原来的直流馈出线空开数量无法满足现有要求，因此需要增加一面直流馈线屏，则该系统中共有两面馈线屏、60回馈出线，与原方案相比成本投资增加3万元左右。两种供电方式所需的控缆用量比较如下表1所示：
表1 不同供电方式使用电缆数量情况比较表
由上表比较数据可以看出，与环状供电模式相比，辐射供电模式的电缆用量增加了440m，按市场价值9元/m来计算，所增加的成本在4000元左右。那么将该110kV变电站直流供电系统改为辐射状供电模式，则需要增加成本投入共计3.4万元左右，这些成本费用相对于几百万的变电站总投资量而言，所占比例较小，因此完全可以接受，但是却大大提高了变电站直流系统供电的可靠性。
3 变电站直流系统供电模式方案的优化措施
其实在各个电压等级的变电站中，包括220kV及以上，辐射状供电模式与环状供电模式并非互相排斥的关系，而是要通过优化方案实现两种供电模式的和谐统一。具体而言对变电站直流系统的供电模式方案进行优化可以采取下列措施：第一，110kV及以上电压等级的间隔，要求在直流馈线屏中分别引取各间隔保护、控制以及测控电源，其中主变保护为单套保护组柜安装，其包括差动+非电量+后备，在直流馈线屏只取一保护电源即可；如果馈线屏中备用空开的数量比较多，可以单独引取。要求将各侧开关控制、测控电源分开分别从直流馈线屏引取；此外，要从直流馈线屏分别引取110kV线路或母分间隔的保护、控制、测控电源等。第二，可以从直流馈线屏分别引取各电压等级母线公用电压切换、并列装置电源、测控电源等，禁止与其它间隔电源共用，并且要分开切换电源与测控电源。第三，通常环状供电方式可以应用于10kV的间隔保护、控制以及储能等方面，不过在这种模式中从直流馈线屏输出的支路、下级所挂接的支路数要控制在10路以内，而间隔数则以实际引接电源开关柜或手车柜的数量为准，每段之间要设置分段联络开关或者刀闸。第四，在对变电站直流系统进行新建、扩建或者改造的过程中，直流系统空开要配置专用的直流空开，每级空开配置的级差要保证在2-4级之间，电源端为上限，网络末端则为下限；此外，直流空开最好选择同一个生产厂家的同系列产品，但是要以满足选择性为前提。第五，变电站直流回路在新建、改造、扩建过程中不得采用交流型或者交直流两用型电压空开，更要禁止直流空开串接混用熔断器。
总之，与环状供电模式相比，辐射状供电模式更加适用于直流供电系统，本文通过典型案例对其加以论证，110kV及以下电压等级的变电站即使采用辐射状供电方式，其所耗用的电缆数量、直流屏的数量并不会增加过多的投资成本，但是却可以获得较高的性价比。因此实际工程中可以将辐射状供电方式作为主要的代电方式，然后再结合实际将环状供电模式应用于适用的部分。本文所提出的适用于110kV及以下变电站直流网络的典型设计优化措施，不仅可以满足直流供电可靠性的要求，而且具备较高的经济效益，值得推广应用。
参考文献
[1] 白忠敏.电力工程直流系统设计手册[M].北京：中国电力出版社，2008
[2] 中国电力企业联合会标准化中心编.安装与验收标准[M].北京：中国电力出版社，2007