國內(nèi)常見中壓配電網(wǎng)接線模式分析

國內(nèi)常見中壓配電網(wǎng)接線模式分析潘明吉（國網(wǎng)福建永春縣供電有限公司福建泉州365000）摘要：針對全國各城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和電網(wǎng)建設(shè)情況，提出在做城市電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，10kV中壓配電網(wǎng)在不同的城市和電網(wǎng)發(fā)展的不同時(shí)期應(yīng)該采用的接線模式。在此基礎(chǔ)上，探討了電網(wǎng)應(yīng)如何安全、可靠地過渡到目標(biāo)年網(wǎng)架。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；接線模式；目標(biāo)網(wǎng)架配電網(wǎng)位于電力系統(tǒng)的末端，直接與用戶相連，整個(gè)電力系統(tǒng)對用戶的供電能力和供電質(zhì)量最終都必須通過它來實(shí)現(xiàn)和保障。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用戶對供電質(zhì)量的要求也越來越高；同時(shí)，電力市場的初步形成以及電價(jià)機(jī)制的完善，也對配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性提出了新的要求。為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并達(dá)到接線模式的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化要求，有必要對配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)目標(biāo)年網(wǎng)架所采用的接線模式進(jìn)行分析，并針對現(xiàn)狀電網(wǎng)提出過渡到目標(biāo)年網(wǎng)架的具體實(shí)施方案，以便為電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行人員提供有益的參考。最近幾年，國家能源短缺，煤炭價(jià)格上漲，而現(xiàn)狀配電網(wǎng)依然存在較高的線損率，導(dǎo)致電網(wǎng)公司持續(xù)虧損。因此，國家以及地方電網(wǎng)公司近期都加大了對城市電網(wǎng)規(guī)劃的重視?！笆晃濉逼陂g，我國投資過萬億元用于電網(wǎng)建設(shè)，其中配電網(wǎng)的投資約占電網(wǎng)總投資的一半左右，因此配電網(wǎng)的發(fā)展與輸電網(wǎng)的發(fā)展具有同等重要的地位。這是繼1998年城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造以來，又一次較大規(guī)模的城市配電網(wǎng)規(guī)劃和改造工作。與以往不同的是，本次配電網(wǎng)的規(guī)劃與改造是與市政規(guī)劃相結(jié)合的，因此更切合實(shí)際，并能有效防止之前電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的無序性、盲配電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展需要考慮的因素遠(yuǎn)比輸電網(wǎng)多，除了許多相互制約的技術(shù)因素外，還需要考慮許多外部的不確定因素。因此配電網(wǎng)的發(fā)展不僅要適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展，更需要適應(yīng)諸如城市環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、空間資源、能源政策等多種外界條件?？紤]到實(shí)際可行性，本文僅提出幾種應(yīng)用比較廣泛的接線模式，重點(diǎn)分析現(xiàn)狀電網(wǎng)到目標(biāo)年網(wǎng)架的過渡問題。1中壓配電網(wǎng)概述10kV中壓配電網(wǎng)由高壓變電站的10kV配電裝置、開關(guān)站、配電所和架空線路或電纜線路等部分組成，其功能是將電力安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地分配到用戶。一般情況下，城市的配電網(wǎng)由架空線和電纜線混合組成。在研究某地區(qū)特定的供電區(qū)域內(nèi)10kV配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用架空線路和電纜線路分開進(jìn)行研究的方法。但考慮到網(wǎng)架發(fā)展的總體趨勢是輻射向環(huán)網(wǎng)接線過渡，架空向電纜線路過渡，因此，本文在分析接線模式時(shí)，也將架空和電纜線路進(jìn)行了綜合分2中壓配電網(wǎng)架空線接線模式中壓配電網(wǎng)架空接線模式主要有單電源輻射接線、不同母線（變電站）出線的環(huán)式接線、不同母線三回饋線的環(huán)式接線、三分段三聯(lián)絡(luò)接線等。中壓架空接線建設(shè)方便，投資比較小，主要應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平一般、負(fù)荷密度比較低的城區(qū)以及城郊。單電源輻射接線模式最簡單，一般應(yīng)用于城市非重要負(fù)荷或者剛開始建設(shè)的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，見圖1。這種接線模式簡單經(jīng)濟(jì)，配電線路和高壓開關(guān)柜數(shù)量少、投資小，新增負(fù)荷也比較方便，線路可以滿負(fù)荷運(yùn)行。但缺點(diǎn)也很明顯，故障影響范圍較大，供電可靠性較差。不同母線（變電站）出線的環(huán)式接線，在兩回線路的末端設(shè)置一聯(lián)絡(luò)開關(guān)，每回線路的負(fù)載率為50%，見圖2。這種接線模式適用于負(fù)荷密度較大且供電可靠性要求高的城區(qū)供電。其最大優(yōu)點(diǎn)是可靠性比單電源輻射接線模式大大提高，接線清晰，運(yùn)行比較靈活。線路故障或者電源故障時(shí)，在線路負(fù)荷允許的情況下，通過倒閘操作可以使非故障段恢復(fù)供電。但由于考慮了線路的備用容量，線路投資將比單電源輻射接線有所增加。至于具體進(jìn)行網(wǎng)架規(guī)劃時(shí)，考慮到實(shí)際線路的走向，按照環(huán)式接線的思路，可以在三回線路的末端構(gòu)成環(huán)式接線，即不同母線的三回饋線的環(huán)式接線，見圖3。其線路負(fù)載率仍為50%，可靠性略有提高。三分段三聯(lián)絡(luò)接線模式，是通過在主干線上加裝分段開關(guān)，把每條線路分成3段，并且每一段都有聯(lián)絡(luò)線與其他線路相連。當(dāng)任何一段出現(xiàn)故障時(shí)，均不影響其他段線路的正常供電，這樣使每條線路的故障范圍縮小，提高了供電可靠性。一般應(yīng)用于負(fù)荷發(fā)展比較飽和的區(qū)域，可靠性最高，見圖4。聯(lián)絡(luò)線可以就近引接。這種接線模式提高了架空線的利用率（75%但聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)也相應(yīng)提高了線路投資。實(shí)際建設(shè)改造線路時(shí)，如果線路比較短，或者負(fù)荷集中于線路的2段，則可以將線路進(jìn)行兩分段兩聯(lián)絡(luò)，當(dāng)然，線路的利用率稍低（67%如果線路比較長，或者負(fù)荷分散于線路的數(shù)段，也可以將線路分成4段、5段甚至更多的段，但線路分段過多也會影響供電可靠性，因此一般情況下，主要采用三分段三聯(lián)絡(luò)這種比較經(jīng)典的接線模式。在我國，架空線路應(yīng)用比較廣泛，除經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的城市外，一般的城市以及廣大農(nóng)村地區(qū)均采用架空線路。對于遠(yuǎn)景年仍準(zhǔn)備采用架空線路供電的城市，在城市發(fā)展初期或者經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)初步建設(shè)時(shí)，考慮到負(fù)荷的分散性，可采用單電源輻射接線模式，有利于新負(fù)荷的接入，但線路的分段開關(guān)可參照遠(yuǎn)景年的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一次建成；隨著城市的發(fā)展，負(fù)荷的增長，變電站數(shù)量的增加，在建設(shè)中期階段，可將新建線路與原有線路形成環(huán)式接線，增加不同變電站之間的聯(lián)絡(luò)，提高供電可靠性；至負(fù)荷達(dá)到飽和時(shí)，在原有環(huán)式接線的基礎(chǔ)上，增加聯(lián)絡(luò)線路，構(gòu)成三分段三聯(lián)絡(luò)接線，以提高線路的負(fù)載率，滿足供電需求，并且供電可靠性也進(jìn)一步得到提高。我國的中部及沿海部分城市可采用這種接線模式。在城市電網(wǎng)規(guī)劃中，考慮到現(xiàn)狀電力走廊經(jīng)常受限，在規(guī)劃電網(wǎng)（尤其是新建區(qū)域）時(shí)，應(yīng)根據(jù)遠(yuǎn)景年的負(fù)荷需求，提前預(yù)留出架空走廊，滿足電力建設(shè)的需要，防止再次出現(xiàn)供電瓶頸現(xiàn)象。3中壓配電網(wǎng)電纜接線模式中壓配電網(wǎng)電纜接線模式主要有單電源輻射接線、雙電源雙輻射接線、環(huán)網(wǎng)接線、雙電源出線連接開閉站接線、雙“П”接線、互為備用的主備接線模式等。在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)、負(fù)荷密度較大、供電可靠性要求較高的區(qū)域，考慮到架空線對市容的影響以及供電能力不足等因素，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，一般采用電纜供電。在同等接線模式下，電纜的可靠性要比架空線高。與架空線的單電源輻射接線一樣，電纜單電源輻射接線比較經(jīng)濟(jì)，配電線路較短，投資小，連接新負(fù)荷也比較方便，但由于電纜故障多為永久性故障，故障影響時(shí)間較長，其可靠性較差，見圖5。這種接線模式主要應(yīng)用在電纜應(yīng)用不是很廣泛的地區(qū)，在一個(gè)主要以架空線為主的城市，如果其某些區(qū)域或者某條街道需要電纜供電時(shí)，可以采用這種接線模式。雙電源雙輻射接線模式，兩回線路互為備用，可靠性較高，見圖6。這種接線模式可以使用戶同時(shí)得到2個(gè)方向的電源，滿足從上一級10kV線路到客戶側(cè)10kV配電變壓器的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的N-1要求，供電可靠性很高，但線路負(fù)載率只有50%。在主要采用電纜供電的城市，這種接線模式應(yīng)用比較廣泛。如北方某城市的經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，區(qū)域內(nèi)均采用電纜雙電源輻射接線，運(yùn)行情況良好。但由于雙電源一般都來自一座變電站的不同母線，所以如果變電站全停的話，負(fù)荷將難以轉(zhuǎn)到其他變電站上，一般在高壓網(wǎng)架非常堅(jiān)強(qiáng)的情況下才采用這種接線模式，不過仍存在一定的危險(xiǎn)性。與架空線的環(huán)式接線模式一樣，在電纜供電區(qū)域，隨著負(fù)荷的增長，單電源輻射接線模式的電路的增多，兩回線路的末端可接入一環(huán)網(wǎng)柜，形成單環(huán)網(wǎng)接線，見圖7，其供電可靠性將大幅提高。由于我國南部的經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，電纜化率比較高，因此，這種接線模式在南方城市中壓電網(wǎng)中應(yīng)用的比較廣泛。雙電源出線連接開閉站接線，開閉站兩回進(jìn)線互為備用，開閉站出線可根據(jù)用戶的實(shí)際要求選擇是否采用雙電源供電，見圖8。這種接線主要應(yīng)用于負(fù)荷中心距電源較遠(yuǎn)，或出線較多、線路走廊困難的情況。實(shí)際建設(shè)時(shí)，常和上述的雙電源雙輻射接線同時(shí)應(yīng)用在一個(gè)供電區(qū)域，相互補(bǔ)充，滿足實(shí)際供電需求。雙“П”接線，即所謂的雙環(huán)網(wǎng)，見圖9。每回線路負(fù)載率為50%，當(dāng)一側(cè)的變電站全停以后，通過倒閘，仍然可以保證2個(gè)開閉站正常供電，可靠性非常高，適用于大量采用開閉站供電的區(qū)域，如城市核心區(qū)、繁華地區(qū)、以及負(fù)荷密度發(fā)展到相對較高水平的地區(qū)。根據(jù)實(shí)際開閉站所帶負(fù)荷的大小，在線路允許載流量的范圍之內(nèi)，近幾年，負(fù)荷比較小的情況下，雙環(huán)網(wǎng)可以串接多個(gè)開閉站，隨著負(fù)荷的增大，變電站的增多，逐步將雙環(huán)網(wǎng)進(jìn)行切改，向只有2個(gè)開閉站的互為備用的主備接線模式，每一回饋線都在線路中間以及末端裝設(shè)開關(guān)互相聯(lián)絡(luò)，正常情況下，每回線路的負(fù)載率為67%，見圖10。該模式相當(dāng)于電纜線路的分段聯(lián)絡(luò)接線模式，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和架空線路的分段聯(lián)絡(luò)接線模式比較相似，因此，比較適合于架空線路逐漸發(fā)展成電纜網(wǎng)的情況。城網(wǎng)規(guī)劃中，城市沿海地區(qū)及中部核心城市一般采用電纜供電，對于這些負(fù)荷密度較大、供電可靠性要求較高、需采用電纜供電的區(qū)域，初期建設(shè)時(shí)可采用雙電源雙輻射接線或者雙電源出線連接開閉站接線。待負(fù)荷發(fā)展起來以后，隨著變電站的增多，新建開閉站時(shí)多考慮與周圍的開閉站形成雙“П”接線，逐步形成雙環(huán)網(wǎng)供電。至飽和時(shí)，形成以2個(gè)開閉站的雙“П”接線模式為主的網(wǎng)架結(jié)對于某些比較發(fā)達(dá)的城市的核心區(qū)或者中央商務(wù)區(qū)（CBD）等，雙環(huán)網(wǎng)可能已經(jīng)不能滿足其苛刻的高供電可靠性要求。針對這種情況，根據(jù)作者實(shí)際規(guī)劃中的經(jīng)驗(yàn)，通過與電力局的工作人員相互交流，討論，提出一種新的接線模式：兩供一備開閉站接線模式[14]，見圖11。這種接線模式正常運(yùn)行時(shí)，3個(gè)開閉站的電源一般來自3個(gè)不同的變電站。其中，2個(gè)開閉站帶負(fù)荷，另一個(gè)開閉站為聯(lián)絡(luò)站，一般空載運(yùn)行，起聯(lián)絡(luò)用。2個(gè)負(fù)荷開閉站的進(jìn)線均為雙回，負(fù)載率為67%，可帶較大負(fù)荷。電網(wǎng)建設(shè)初期，在線路允許的載流量之內(nèi)，聯(lián)絡(luò)站也可帶少量負(fù)荷，至遠(yuǎn)景年時(shí)再切改到其他新建的負(fù)荷站。由于這種接線模式中的3個(gè)開閉站的電源來自3個(gè)不同的變電站，使得供電可靠性非常高，相應(yīng)的投資費(fèi)用也很高。因此，只有在比較發(fā)達(dá)的城市才可以采用這種接線模式。雙環(huán)網(wǎng)接線的四路電源一般來自2座不同變電站的不同母線，同一變電站的不同母線之間解列運(yùn)行，母聯(lián)斷路器處于熱備用狀態(tài)，雙環(huán)網(wǎng)基本不允許合環(huán)運(yùn)對于某些城市，可能現(xiàn)狀電網(wǎng)仍然為架空線，而且已經(jīng)發(fā)展到分段聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。但考慮到市容以及架空線的載流量問題，可能在政府的幫助下需要大面積架空入地，由于城區(qū)發(fā)展已經(jīng)相對比較飽和，很難再找到空地新建開閉站以及考慮到架空入地時(shí)對用戶的停電影響，可采用互為備用的主備接線模式，這種接線模式和架空線路的分段聯(lián)絡(luò)接線比較相近，易于架空線路的大規(guī)模入地，而且不影響電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，容易實(shí)施改造。針對不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，中壓配電網(wǎng)采用不同的接線模式。經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的城市目標(biāo)年網(wǎng)架一般采用三分段三聯(lián)絡(luò)架空接線，現(xiàn)狀年改造新建線路時(shí)可采用環(huán)式接線；經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的城市目標(biāo)年網(wǎng)架一般采用電纜雙電源出線、環(huán)網(wǎng)接線或者雙“П”接線，以完善各變電站之間的聯(lián)絡(luò)，使供電達(dá)到高可靠性。對于以開閉站供電為主的區(qū)域，采用雙“П”接線或者兩供一備開閉站接線模式，以滿足用戶苛刻的供電需求。在做城市電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，中壓網(wǎng)架建設(shè)初期就應(yīng)參照目標(biāo)年網(wǎng)架一次建設(shè)完畢，避免以后的重復(fù)建設(shè)。參考文獻(xiàn)[2]李瑤,潘江蒙,姚李孝,等.考慮通道規(guī)劃的城市中壓配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[J].電網(wǎng)與清潔能源,2010,26(3):58-62.[3]周萬軍.城市配電網(wǎng)可靠性探討[J].貴州電力技術(shù),2009(12):51-52.[4]張敏,崔琪,吳斌.智能配電網(wǎng)饋線自動化發(fā)展及展望[J].電網(wǎng)與清潔能源,2010,26(4):41-43.[5]李小波.城市配電網(wǎng)規(guī)劃[J].貴州電力技術(shù),2008(9):14-15.[6]高軍彥,麻秀范,凡鵬飛.計(jì)及分布式發(fā)電的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃整體框架與模型[J].電網(wǎng)與清潔能源,2008,24(10):12-16.[7]范明天，張祖平．中國配電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)問題研究[M