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)濟發(fā)展狀況和電網(wǎng)建設(shè)情況，提出在做城市電網(wǎng)規(guī)劃時，10kV中壓配電網(wǎng)在不同的城市和電網(wǎng)發(fā)展的不同時期應該采用的接線模式。在此基礎(chǔ)上，探討了電網(wǎng)應如何安全、可靠地過渡到目標年網(wǎng)架。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；接線模式；目標網(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現(xiàn)和保障。隨著國民經(jīng)濟的快速發(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，電力市場的初步形成以及電價機制的完善，也對配電系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性提出了新的要求。為了實現(xiàn)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行，并達到接線模式的標準化、統(tǒng)一化要求，有必要對配電網(wǎng)規(guī)劃時目標年網(wǎng)架所采用的接線模式進行分析，并針對現(xiàn)狀電網(wǎng)提出過渡到目標年網(wǎng)架的具體實施方案，以便為電網(wǎng)規(guī)劃、運行人員提供有益的參考。最近幾年，國家能源短缺，煤炭價格上漲，而現(xiàn)狀配電網(wǎng)依然存在較高的線損率，導致電網(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。“十一五”期間，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)展不僅要適應負荷的發(fā)展，更需要適應諸如城市環(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]到實際可行性，本文僅提出幾種應用比較廣泛的接線模式，重點分析現(xiàn)狀電網(wǎng)到目標年網(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、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，可采用架空線路和電纜線路分開進行研究的方法。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，也將架空和電纜線路進行了綜合分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，主要應用于經(jīng)濟發(fā)展水平一般、負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，一般應用于城市非重要負荷或者剛開始建設(shè)的經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，見圖1。這種接線模式簡單經(jīng)濟，配電線路和高壓開關(guān)柜數(shù)量少、投資小，新增負荷也比較方便，線路可以滿負荷運行。但缺點也很明顯，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)，每回線路的負載率為50%，見圖2。這種接線模式適用于負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)點是可靠性比單電源輻射接線模式大大提高，接線清晰，運行比較靈活。線路故障或者電源故障時，在線路負荷允許的情況下，通過倒閘操作可以使非故障段恢復供電。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。至于具體進行網(wǎng)架規(guī)劃時，考慮到實際線路的走向，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。當任何一段出現(xiàn)故障時，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。一般應用于負荷發(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)也相應提高了線路投資。實際建設(shè)改造線路時，如果線路比較短，或者負荷集中于線路的2段，則可以將線路進行兩分段兩聯(lián)絡(luò)，當然，線路的利用率稍低（67%如果線路比較長，或者負荷分散于線路的數(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，架空線路應用比較廣泛，除經(jīng)濟比較發(fā)達的城市外，一般的城市以及廣大農(nóng)村地區(qū)均采用架空線路。對于遠景年仍準備采用架空線路供電的城市，在城市發(fā)展初期或者經(jīng)濟開發(fā)區(qū)初步建設(shè)時，考慮到負荷的分散性，可采用單電源輻射接線模式，有利于新負荷的接入，但線路的分段開關(guān)可參照遠景年的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一次建成；隨著城市的發(fā)展，負荷的增長，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；至負荷達到飽和時，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，以提高線路的負載率，滿足供電需求，并且供電可靠性也進一步得到提高。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，應根據(jù)遠景年的負荷需求，提前預留出架空走廊，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)濟比較發(fā)達、負荷密度較大、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，配電線路較短，投資小，連接新負荷也比較方便，但由于電纜故障多為永久性故障，故障影響時間較長，其可靠性較差，見圖5。這種接線模式主要應用在電纜應用不是很廣泛的地區(qū)，在一個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，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得到2個方向的電源，滿足從上一級10kV線路到客戶側(cè)10kV配電變壓器的整個網(wǎng)絡(luò)的N-1要求，供電可靠性很高，但線路負載率只有50%。在主要采用電纜供電的城市，這種接線模式應用比較廣泛。如北方某城市的經(jīng)濟技術(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，負荷將難以轉(zhuǎn)到其他變電站上，一般在高壓網(wǎng)架非常堅強的情況下才采用這種接線模式，不過仍存在一定的危險性。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)濟比較發(fā)達，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)中應用的比較廣泛。雙電源出線連接開閉站接線，開閉站兩回進線互為備用，開閉站出線可根據(jù)用戶的實際要求選擇是否采用雙電源供電，見圖8。這種接線主要應用于負荷中心距電源較遠，或出線較多、線路走廊困難的情況。實際建設(shè)時，常和上述的雙電源雙輻射接線同時應用在一個供電區(qū)域，相互補充，滿足實際供電需求。雙“П”接線，即所謂的雙環(huán)網(wǎng)，見圖9。每回線路負載率為50%，當一側(cè)的變電站全停以后，通過倒閘，仍然可以保證2個開閉站正常供電，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)、以及負荷密度發(fā)展到相對較高水平的地區(qū)。根據(jù)實際開閉站所帶負荷的大小，在線路允許載流量的范圍之內(nèi)，近幾年，負荷比較小的情況下，雙環(huán)網(wǎng)可以串接多個開閉站，隨著負荷的增大，變電站的增多，逐步將雙環(huán)網(wǎng)進行切改，向只有2個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，每回線路的負載率為67%，見圖10。該模式相當于電纜線路的分段聯(lián)絡(luò)接線模式，其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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。待負荷發(fā)展起來以后，隨著變電站的增多，新建開閉站時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，形成以2個開閉站的雙“П”接線模式為主的網(wǎng)架結(jié)對于某些比較發(fā)達的城市的核心區(qū)或者中央商務區(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)作者實際規(guī)劃中的經(jīng)驗，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行時，3個開閉站的電源一般來自3個不同的變電站。其中，2個開閉站帶負荷，另一個開閉站為聯(lián)絡(luò)站，一般空載運行，起聯(lián)絡(luò)用。2個負荷開閉站的進線均為雙回，負載率為67%，可帶較大負荷。電網(wǎng)建設(shè)初期，在線路允許的載流量之內(nèi)，聯(lián)絡(luò)站也可帶少量負荷，至遠景年時再切改到其他新建的負荷站。由于這種接線模式中的3個開閉站的電源來自3個不同的變電站，使得供電可靠性非常高，相應的投資費用也很高。因此，只有在比較發(fā)達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)，容易實施改造。針對不同地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展情況，中壓配電網(wǎng)采用不同的接線模式。經(jīng)濟欠發(fā)達的城市目標年網(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可采用環(huán)式接線；經(jīng)濟比較發(fā)達的城市目標年網(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，中壓網(wǎng)架建設(shè)初期就應參照目標年網(wǎng)架一次建設(shè)完畢，避免以后的重復建設(shè)。參考文獻[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