城市配網出線間隔不夠的研究

胡紅線 楊輝

（新鄉供電公司，河南 新鄉 453000）

隨著新鄉城市規模的不斷擴大以及城區經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，對電力的需求越來越多。雖然城區電網負荷不斷增加，但是由于城區電網建設用地緊張，再加上人們對電力基礎建設的誤解，造成電源點建設比較滯后，不能滿足用戶的供電需求。為了更好的保障電力的供應，在現有變電站的基礎上應該積極的對變電站出線間隔進行科學合理的規劃，經濟合理地確定配網的接線模式，以達到節省出線間隔、提高供電能力、提高供電可靠性的目的；或者新建變電站時，引入 20kV電壓等級供電，以進一步提高供電能力，達到節約用地的目的。

1 目前新鄉城區配網存在的問題

近年來，新鄉市城區電力負荷增長很快，新鄉供電公司充分挖掘潛力，均衡線路和各變電站負載，利用現有電源點間隔儲備和線路走廊建設新線路，進一步優化了城區配網結構，但仍不能滿足電力負荷需求供電可靠性的需求，仍有部分區域由于沒有剩余的出線間隔可以利用，嚴重影響用戶的供電可靠性和城市經濟的快速發展。

城區配網落后于城市發展除了與電源點本身的建設情況有關外，還和設計時的接線模式與10kV出線間隔的規劃密切相關，由于初期考慮負荷較小，因此設計出線間隔也較少，隨著城區負荷的不斷增長，現有的出線間隔遠不能達到要求，由于新的出線無法接出，只能通過不盡合理的電源點供電，嚴重影響著居民生活和工業生產用電。

目前新鄉城區配網用戶數量及用電負荷增長過快，由于市區用戶對供電可靠性要求高，專線用戶較多，對出線間隔的需求自然也就越多，但是由于專線一般負荷較輕，而公用線路多為重載線路，造成10kV線路所帶負荷不均，在負荷高峰期，各條線路負荷均比較大，如果受出線間隔所限，沒有聯絡線，將會給重要用戶的供電帶來壓力；由于變電站有限，有的開閉所兩路電源進線來自于同一個變電站，上級變電站故障時，雙路進線均失去電源。

目前新鄉城區主網出線間隔如表1所示。

從表1可以看出，西郊變、段村變、平東變等10kV出線間隔已經完全利用，沒有剩余的間隔可以利用；其他幾個變電站剩余的間隔也很少，只剩下一個到兩個出線間隔可以利用，剩余間隔最多的濱河變也僅僅才4個間隔。

變電站出線間隔不夠時，可以采用開閉所供電，開閉所雖然是110kV變電站10kV母線的延伸，具有轉供負荷的功能，能夠有效地解決110kV變電站出線間隔不足和出線線路過長的問題，在區域配電網中起到電源支撐分配的作用。目前在新鄉城區配網中各個開閉所的主接線基本上全部為單母線接線，但是據統計，所有的開閉所間隔的利用率基本上達到了95%，隨著負荷的不斷增加和對供電可靠性要求的提高，開閉所出線間隔遠遠不夠滿足未來負荷發展的需要。

表1 市中心區110kV及以上變電站統計（2011年）

根據新鄉城區配網負荷預測可知，未來幾年城區負荷增長還會很大，受變電站布點不足的限制，近幾年10kV饋線的出線間隔還將存在較大的缺口，給未來新的出線設置和變壓器增容帶來了障礙，嚴重妨礙了城區配電的發展，因此應在及時增加新的電源點的基礎上，做好出線間隔的規劃，滿足城區負荷日益發展的需求。

2 出線間隔不夠常用的解決方法

在出線間隔不夠的情況下，除了采用開關站之外，還可以采用環網柜和電纜分支箱，下面從可靠性、經濟性、操作性以及存在的不足之處對環網柜和電纜分支箱進行分析。

2.1 環網柜接線

1）經濟性。環網柜占地少，可置于建筑物旁或公路邊，不占用戶的建筑面積，對于寸土寸金的城區來說，能節約很大費用；環網柜還可作為公用開關站，擴展供電范圍，避免后期投資。

2）可靠性。環網柜可以雙回路或多回路供電，可靠性較高，能夠滿足特殊地區的多電源用電需求。

3）操作性。環網柜可以置于建筑物旁或公路邊，用戶負荷隨時接入環網柜，操作以及維護不必進入建筑內，十分方便，可以手動操作，也可以電動操作，十分安全可靠。

4）不足之處。如果外接環網柜，將會造成一個出線斷路器控制兩個環網柜支路，斷路器保護的上下級保護配合非常困難，這是因為出線斷路器的保護設置一般為：速斷0s，過流0.5s，若環網柜中采用斷路器，即使整定為0s速斷，由于斷路器有一個固有的動作時間，容易造成上級斷路器越級跳閘。

2.2 電纜分支箱接線

1）經濟性。電纜分支箱可以將主干電纜分成若干小截面電纜，由小截面電纜接入負荷中心，減少了供電半徑，節省了大量電纜；電纜分支箱占地少，可置于建筑物旁或馬路邊，光土地費用就能節省很多資金；電纜分支箱還具有防腐蝕、免維護等優良性能，減少了維修費用。

2）可靠性。電纜分支箱不具有雙回路或多回路的供電能力，供電可靠性差，如果出線間隔斷路器跳閘，將會造成斷電；但是在某些場合下，可以代替環網柜，提高供電的可靠性。

3）操作性。電纜分支箱體積小，可以置于建筑物旁或干脆置于馬路邊，發生事故不必進入建筑內，操作安全、方便、可靠，目前先進的電纜分支箱具有免維護特性，節省了大量操作。

4）不足之處。電纜分支箱不能直接對每個回路進行操作，容易引起出線間隔斷路器跳閘，使電纜分支箱斷電。

從上面分析可知，在出線間隔不夠的情況下，采用環網柜或者接電纜分支箱，都可以滿足基本的供電需求，但是應該結合具體條件決定是外接環網柜還是電纜分支箱。在供電可靠性要求不高的地方，外接電纜分支箱比環網柜經濟，這是因為電纜分支箱可以由一路電纜分成幾路分支供電，比環網柜節省電纜，占地也更少；如果對供電可靠性要求比較高，應該使用環網柜，它可以在失去一路電源的情況下，還有一路電源供電，并且環網柜還可以實現配網自動化，進一步提高供電可靠性。但是在某些特殊條件下，比如浸于水中時，此時環網柜受到限制，可以使用電纜分支箱代替環網柜，不但能夠節約投資費用，而且還能夠提高供電可靠性。

3 改進出線間隔的方法

關于出線間隔不夠的問題，除了采用傳統的外接環網柜或者電纜分支箱之外，筆者認為可以采取以下方法，更好的改進出線間隔不夠的情況，

3.1 直接合并間隔

針對出線間隔不夠的情況，通常情況下，可通過對一部分出線進行改造，比如由于企業關停導致空置的線路，還有占用出線間隔但是負載率偏低的線路等，在適當的條件下，可以進行合并間隔處理，從而提高間隔利用率。目前新鄉城區10kV出線間隔共有13條線路容量小于4000kVA，共占用了三個變電站的13個間隔，應該對小于4000kVA的出線間隔進行合并處理，減少不必要的間隔利用。

3.2 合理進行開閉所規劃

隨著近年來城市電網用電負荷猛增，基本上已經無剩余的出線間隔可用，當線路走廊受到限制無擴建余地時，宜建設開閉所，它能夠有效地解決變電站出線間隔不足和線路過長的問題，而且能很好的解決用戶負荷發展不均勻和用戶類型多樣的問題。

科學地進行開閉所規劃，可以減少相同路徑的線路數量，可以提高上級變電站出線間隔的利用率，增強各變電站之間的聯絡，并保證配電網的供電可靠性。在開閉所建設初期應著眼于長遠，以有利于以后的規劃發展，將負荷集中到開閉所供電，這樣可以增加電網框架的靈活性和負荷轉供能力。在開閉所的設置上，把容量小于1250kVA的用戶接入環網柜，把容量小于3200kVA大于1250kVA的用戶接入開閉所，當容量增加到3200kVA以上6300kVA以下時，由變電站專用線供電。

雖然開閉所有很多優點，但是開閉所投資較大，當變電站初期電源點少時，開閉所設置存在著經濟性和可靠性的矛盾，再加上土地資源比較稀缺，開閉所的建設可能無法落實。在遇到開閉所站點無法落實的情況下，應該與土地開發商簽訂開閉所建設協議，預留土地用于建設開閉所，或者讓開發商建設開閉所土建部分，供電公司負責電氣施工，可以避免建成后電源用地的難題。同時也應該與政府積極合作，協商以后開閉所建設凡涉及到開挖便道和綠化時，政府免收政策性的開挖補償費用，由供電部門辦理相關手續后，自行開挖、自行恢復。

3.3 合理進行環網規劃

當布置開閉所有困難時，引入環網柜便于緩解出線間隔緊張問題。對環網接線來說，每一個主環網節點不宜超過8個，一般以6～8個為標準，每一個節點的變壓器安裝容量不應小于2000kVA，以便節約出線間隔。在單臺小變壓用戶較多的供電區域，可以設置公用環網開關箱作為環網回路的主節點，然后由主環網開關引出的回路裝設電纜分支箱向小用戶供電。

常用的環網接線對出線間隔消耗非常大，使得電網的安全性和經濟性難以保障，這時可以采用4×6網絡接線。4×6網絡接線是由 4個電源點和 6條手拉手線路組成，任何兩個電源點之間都有聯絡線，當其中任意一個元件或兩個元件發生故障時，仍能保證正常供電，4×6網絡接線在網絡結構上的對稱性和聯絡上的完備性,相比其他環網接線模式，4×6網絡接線能節省很大的間隔，在提高供電可靠性、降低網損、節省投資等方面具有明顯的優越性，特別適合于高負荷密度供電區域。為了表示4×6網絡的優越性，本文從設備利用率、可靠性和電能質量等方面對常見的各種接線進行了對比分析，分析結果如表2所示。

表2 各個環網接線的比較

從表 2可以看出，4×6網絡接線的設備利用率和可靠性都比較高。

在做環網規劃時，要有超前的眼光，要考慮未來的負荷需求及環網的靈活性，如果根據負載率來配置，那么當某個片區負載率較低時可以采用雙電源環網；當負載率超過50%時，同時低于67%時，可以采用三電源環網；當負載率超過67%時，同時低于75%時，可以采用4×6環網；當負載率超過75%時，可以考慮雙環網供電。

3.4 采用20kV配電

隨著電網建設與土地資源利用的矛盾日益突出，站點和線路走廊用地獲取越來越困難。如果用10kV供電，顯現出容量小、損耗大、供電半徑短、占用出線間隔多等劣勢，現有的變電站10kV出線間隔無法滿足要求。

為解決城市中心高負荷密度地區供電能力不足和出線間隔不夠的問題，可以在新建變電站時，積極謀取更高的電壓等級供電，比如采用20kV供電。20kV供電能力和供電范圍都比10kV大，當采用相同導線輸送相同功率時，20kV供電與10kV供電相比，可以節省出線間隔，還可以降低損耗75%。雖然20kV設備比10kV設備貴，但按容量考慮，除變壓器外，其他設備每千伏安的價格都較10kV的少。可見應用20kV供電節約投資，節約土地資源，有利于電網的節能降耗，因此在城市新開發工業園區時，為了節約出線間隔，可以采用 20kV電壓等級供電，不但可以提高供電能力，而且可以減少線路走廊。

4 結論

為了解決新鄉城區配網出線間隔不夠的問題，本文提出了幾種改進出線間隔的方法。截止到目前，新鄉供電公司通過不懈努力，通過與土地開發商簽訂開閉所建設協議，在某種程度上緩解了新鄉城區配網出線間隔不夠的問題，但是在新鄉城區經濟建設不斷發展的新形勢下，出線間隔如何改進是需要不斷探索的問題，亟待以更新的視角進行配網的建設及改造。

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