环网式供电设计与运行中有关问题讨论
高压配电系统的供电方案需要根据供电可靠性要求、变压器容量及分布与地理环境等情况进行设计。高压配电系统的供电方案有放射式、树干式与环网式及其组合方式。放射式供电方案可靠性高，发生故障后影响范围小，切换操作方便，继电保护简单，但采用的供电线路与高压开关柜多，工程造价高，主要用于对供电高可靠性要求高的供电系统。
树干式供电方案采用的供电线路与高压开关柜少，工程造价低；但发生故障后影响范围大，供电可靠性差。一般用于对供电可靠性要求不高的架空线路供电的供电系统。
环网式供电方案可取得两路供电电源，供电线路与高压开关柜少，工程造价低；发生故障后经过操作可减小事故影响范围；但继电保护与操作复杂。采用环网柜与箱式变相结合的一体划供电方案后，10kV可以更加深入负荷中心，220/380V低压电缆及其电能损耗大大减少，采用数字式继电保护（微机保护）装置与备用电源自动投入装置后，供电可靠性也会有较大的提高，其应用范围会越来越广泛。
1现有环网式供电方案
现有环网式供电方案一次系统主接线见图1与2。图1为单侧电源环网式供电系统图，两路电源分别取此同一个10kV配电所的两段母线上。此方案可用于有10kV配电所的工业 与民用建筑内部供电系统。
图2为双侧电源环网式供电系统图，两路电源分别取此不同地区的两个10kV配电所。此方案可用于城市电网或有两个10kV配电所的工矿企业内部供电系统。
现有环网式供电方案一般采用高压熔断器进行保护，继电保护整定比较复杂，选择性不容易保证，也很难实现备用电源自动投，所以只能够用于可靠性要求不高的供配电系统。选用断路器后就可以采用数字式继电保护（微机保护）装置与备用电源自动投入装置，继电保护整定简单，选择性与供电可靠性也会有较大的提高，其应用范围就会更加广泛。
2用于住宅小区的环网式供电方案
当住宅小区只有一路电源进线时，小区内部供电系统可采用图三所示环网式供电方案。考虑到住宅小区供电可靠性要求相对低一些，电缆线路故障率也比较低，设计时可采用环网柜与箱式变相结合的一体划供电方案，每个环网室只在出线处安装高压熔断器进行保护，进线处高压熔断器取消，由于变压器高压侧已经有高压熔断器保护，变压器低压侧主开关可以选用刀闸或保护功能简单的断路器，这样就可减小体积降低成本；适当减小单台变压器容量后，可增加环网室的数量，使10kV可以更加深入负荷中心，减少220/380V低压电缆长度及其电能损耗。
采用树干式供电，发生故障后停电范围大，如果采用电缆发生故障后处理时间比较长，当需要更换电缆时间就会更长。所以可考虑采用环网式供电方案，以减少电缆发生故障后恢复供电的时间。2008年颁布的《民用建筑电气设计规范》第3.2.10条也规定二级负荷只采用一路电源供电，线路选用电缆时应采用两根电缆组成的线路供电。
从图三中可以看出，在发生故障后先断开总配电室母线上的两个电缆插接头，再断开处于中间位置的环网室一个电缆插接头；就可以很快检查出故障发生在那各区域。先恢复未发生故障区域变压器的供电；然后在通过轮流插拔电缆插接头的方法，就可检查出故障发生在那段电缆。将此段电缆两端电缆插接头拔出后，就可以恢复电缆未发生故障区域变压器的供电。这样在更换或修复故障电缆之前就可以恢复各变压器的供电，从而缩短事故停电时间。平时两段电缆闭环运行还可以降低电缆电能损耗。单台变压器容量比较小时，变压器高压侧采用熔断器保护，用于单台容量比较小的变压器，操作时可先断开变压器低压侧主断路器，再利用隔离插头断开空载变压器。当单台变压器容量比较大时，需要改用负荷开关。
3用于高层建筑与大专院校的环网式供电方案
高层建筑与大专院校一般都有两路电源供电，大专院校供电范围都非常大。可以选用图 四所示环网式供电方案。外部两路电源进线经过两个计量柜后组成单母线分段，环网式供电的两路电源由两段母线直接引出。当1＃电源为主供电源，2＃电源为备用电源，母线分段断路器为常合时，为单侧环网式供电。当1＃与2＃电源均为主供电源，母线分段断路器为常分时，就成为双侧环网式供电；此时QF4与QF5可以取消，配电室出线分别由两路进线QF1与QF2进行保护。
目前国内环网式供电系统都采用开环运行方式。在《继电保护与安全自动装置技术规程（GB/T 14285－2006）》第4.4.2.3条中规定：“10kV不宜出现环形网络的运行方式（即闭环运行方式），应开环运行。当必须以环形方式运行时，，可采用故障时将环网自动解列而后恢复的方法。”此规定主要考虑到继电保护还不能够满足闭环运行的要求。
根据《继电保护与安全自动装置技术规程（GB/T 14285－2006）》规定环网式供电采用开环运行方式。环网的断开点可设在最后一个环网室的出线断路器处，也可以按照经济运行条件设在中间某一个断开点可设在最后一个环网室的出线断路器处。
图四所示供电方案每个环网室的进线采用隔离插头，出线采用断路器，变压器采用熔断器保护，变压器容量比较大时采用负荷开关加熔断器保护，即采用“隔、断、熔”保护方案。这样就可以选用数字式继电保护（微机保护）装置与备用电源自动投入装置，以提高供电的可靠性。由于采用了“隔、断、熔”方案，每个环网室就可节省一台断路器。在某一段电缆发生故障时，故障点后面的环网室会就会断电，备用电源自动投入动作后，由于故障点后面的环网室出线断路器称为进线断路器，因此最靠近故障点的环网室进线断路器就再跳闸一次，造成此环网室断电。如果各环网室的进线与出线均安装断路器，这一现象就可以避免，但要增加投资，继电保护也复杂。采用数字式继电保护（微机保护）装置后，继电保护问题可以解决。具体工程设计可根据供电可靠性要求与投资情况，来确定采用那一种方案。
4双回路环网式供电方案
图五所示为双回路环网式供电方案，它主要用于对城市供电系统中有重要负荷的用户供 电。每个用户由两个双侧环网供电，这样就相当于有四路供电电源，其中两路为主供电源，两路为备用电源，供电可靠性就可以提高很多。城市供电系统电缆走廊非常紧张，随着城市供电系统的发展，由开闭所经过放射式供电的方案在技术与经济性上都不如双回路环网式供电方案。
每个用户可设计两台及以上变压器，供电范围比较大时，可以采用一体划供电方案，将变压器单台容量减小，台数增加，再由多个单侧环网式供电方案供电，使高压更加深入负荷中心，减少低压电缆长度与电能损耗。
5用于工矿企业内部供电系统的环网式供电方案
图五为用于工矿企业内部供电系统的环网式供电方案。工矿企业用电负荷都比较大，一 般有一座110/10kV或35/10kV总降压变配电站与多个10/0.4kV车间变电所。
假如工矿企业内部有30个以上10/0.4kV车间变电所。总降压变配电站可设计两台10/0.4kV变压器给附近负荷供电，需要两路出线与两台断路器。然后再由三个分配电站分别向剩余30多个10/0.4kV车间变电所供电，需要6路出线与6台断路器，每个分配电站又需要两台进线断路器与一台母线分段断路器。假如每个分配电站再向10个左右10/0.4kV车间变电所供电，就需要10条左右出线与10台左右断路器。这样就需要有大约40路出线与50台断路器。
如果采用图5所示环网式供电方案，除有两台变压器给附近负荷供电外，可采用三个环网分别向30多个10/0.4kV车间变电所供电。总降压变配电站需要6路出线与6台断路器；每个环网室需要两台断路器。这样总降压变配电站需要的总出线数为8路，断路器大约为70台断路器；如果不考虑采用闭环运行，每个环网室只在出线处安装断路器，断路器大约为40台。虽然断路器台数有所增加，但电缆数量与长度可大大减少，供配电系统总的工程造价与电能损耗会降低很多。具体工程设计可根据供电可靠性要求与投资情况，来确定采用那一种方案。
6环网式供电方案的继电保护与备用电源自动投入
《继电保护与安全自动装置技术规程（GB/T 14285－2006）》规定环网式供电必须以开环形式运行，主要考虑到环网式供电继电保护比较复杂。而国外环网式供电大多以闭环形式运行，从而扩大了环网式供电的应用范围。现在数字式继电保护（微机保护）装置在我国已经得到广泛的应用，因此如何将数字式继电保护（微机保护）装置及备用电源自动投入装置运用到环网式供电方案中，使环网式供电能够实现闭环与表现是当前需要设计、相关产品开发与生产以及运行单位共同关注的问题。
环网式供电运行方式改变后，继电保护方案与整定值都要发生变化，采用常规继电保护很难解决，因此在10kV供电系统中环网式供电式方案的应用及运行方式就受到限制。如果在环网式供电式方案采用断路器以及数字式继电保护（微机保护）装置与备用电源自动投入装置，环网式供电式方案中的继电保护与整定值发生变化的问题可以比较方便的得到解决。
数字式继电保护（微机保护）装置很容易实现方向保护，环网式供电方案运行方式变化后，电流方向就发生变化，随着电流方向的变化，数字式继电保护（微机保护）装置的继电保护整定值就可以随时改变。环网式供电式方案中两个环网室之间的距离一般不会太远，采用线路纵差动数字式继电保护（微机保护）装置后，继电保护的动作可靠性、选择性与灵敏性都可以得到保证，继电保护整定也比较简单。环网室之间的距离一般不会太远时，也可以利用数字式继电保护（微机保护）装置继电保护选择性连锁功能，保证各环网室之间继电保护选择性。采用数字式继电保护（微机保护）装置后，环网式供电可以实现闭环运行，供电就会更加可靠。
数字式线路保护（微机保护）装置都有备用电源自动投入功能，在开环运行的环网式供电方案中采用备用电源自动投入后，供电可靠性也可以提高。在利用一体划供电方案能够使10kV更加深入负荷中心，减少低压电缆长度与电能损耗，这样推广环网式供电式方案就会成为一项有意义的工作。
7结束语
随着科学技术的不断发展，新的电气产品与新的供电方案会不断出现，《继电保护与安全自动装置技术规程（GB/T 14285－2006）》中也提出“设计、运行单位应积极创造条件支持新产品的试用。”所以对环网式供电方案以及一体划供电方案在使用中的有关问题，需要大家展开讨论，积极创造条件支持新产品与新供电方案的推广与应用。
