城市中壓配電網(wǎng)接線模式過渡問題探討

張益飛

【摘 要】城市電網(wǎng)接線模式會隨著城市用電量和供電可靠性要求而不斷變化，接線模式的選擇在不斷的發(fā)展變化過程中。本文介紹了接線模式過渡的基本思路及原則，總結(jié)了典型中壓配電網(wǎng)接線模式的適用范圍及其特點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)際，對工程中幾種典型架空線與電纜網(wǎng)接線模式的過渡選擇問題進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】中壓配電網(wǎng)；接線模式；過渡

0 前言

城市一直在不斷的發(fā)展過程中，城市電網(wǎng)接線方式也隨著城市用電量的發(fā)展和對供電可靠性的要求而不斷發(fā)生變化，怎樣在滿足供電安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上完成接線方式的改造過渡成為亟待解決的問題。針對不同的負(fù)荷性質(zhì)，不同負(fù)荷情況選擇合理的網(wǎng)架過渡方式將提高配電網(wǎng)建設(shè)的供電可靠、安全及經(jīng)濟(jì)效益。

在配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)改造中，應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化準(zhǔn)則，以城市中低壓配電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)原則為依據(jù)，結(jié)合本地區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，通過對供電區(qū)域的用電性質(zhì)、負(fù)荷密度的分析與研究，確定不同負(fù)荷階段安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的配電網(wǎng)絡(luò)接線方式及過渡方法。

配電網(wǎng)接線方式過渡應(yīng)遵循以下原則：

（1）過渡接線方式便于運(yùn)行及維護(hù)檢修；

（2）優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、降低線損；

（3）保證經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行；節(jié)約設(shè)備和材料，投資合理；

（4）適應(yīng)配電自動(dòng)化的需要；

（5）有利于提高供電可靠性和電壓質(zhì)量；

（6）靈活地適應(yīng)系統(tǒng)各種可能的運(yùn)行方式。

接線模式過渡的基本思路如下：1）起步建設(shè)階段一般以輻射型接線為主；2）全面開發(fā)階段優(yōu)先構(gòu)建輻射線路間的聯(lián)絡(luò)，以提高供電的可靠性；3）發(fā)展完善階段線路走廊可能比較緊張，可以進(jìn)一步增加線路之間的聯(lián)絡(luò)，提高線路的利用率，滿足供電需求。

在接線模式過渡的時(shí)候，往往也伴隨著變電站數(shù)量與變電站內(nèi)主變臺數(shù)的變化。起步建設(shè)階段由于負(fù)荷較小，變電站內(nèi)一般配置兩臺主變。全面開發(fā)階段和發(fā)展完善階段由于負(fù)荷的進(jìn)一步增加，需要選擇新增站點(diǎn)或主變，建議選擇增加站點(diǎn)，優(yōu)先進(jìn)行供電網(wǎng)架的搭建，以利于網(wǎng)架平滑過渡，并可盡早取得變電站用地及線路廊道資源。當(dāng)變電站數(shù)量達(dá)到網(wǎng)架最終形態(tài)的數(shù)量時(shí)，隨著負(fù)荷的進(jìn)一步增加，可以使站內(nèi)主變增加到三臺，以滿足負(fù)荷增長。

對上述三種過渡方式進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)以優(yōu)先獲取變電站用地及線路廊道為原則，首先增加變電站布點(diǎn)，增加變電站間的互聯(lián)，然后新增主變臺數(shù)，最后新增線路間的聯(lián)絡(luò)，提高線路利用率。

1 典型中壓配電網(wǎng)接線模式

如下介紹本文重點(diǎn)研究的五種典型接線模式，其特點(diǎn)分述如下[1-3]：

（1）單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)。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。其缺點(diǎn)也很明顯，故障影響范圍較大，供電可靠性最差。

（2）雙側(cè)電源多分段單聯(lián)絡(luò)接線，即單環(huán)網(wǎng)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%。這種接線模式適用于負(fù)荷密度較大且供電可靠性要求較高的地區(qū)，運(yùn)行較為靈活。在線路負(fù)荷允許的情況下，線路故障或者電源故障時(shí)，可以通過倒閘操作使非故障段恢復(fù)供電。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。

（3）兩供一備接線，就是指2條供電線路連成環(huán)網(wǎng)，另外1條線路作為公共的備用線路。正常運(yùn)行時(shí)備用線路完全空載，非備用線路滿載運(yùn)行，若有某1條運(yùn)行線路出現(xiàn)故障，則可以通過線路切換把備用線路投入運(yùn)行。盡量保證供電線路和備用線路來自不同電源點(diǎn)，可以進(jìn)一步提高可靠性。兩供一備方式線路設(shè)備利用率達(dá)到67%。這種接線方式非常適合在城市核心區(qū)、繁華地區(qū)和住宅小區(qū)采用。該接線后期可以改造為三供一備乃至四供一備接線。

（4）多分段多聯(lián)絡(luò)接線，該接線模式一般實(shí)際應(yīng)用于架空線路，是通過在主干線上加裝分段開關(guān)把每條線路分成N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。這種接線模式一般應(yīng)用于負(fù)荷發(fā)展比較飽和的區(qū)域，其可靠性最高。因聯(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)的提高了線路投資。

（5）雙側(cè)電源雙環(huán)式接線，該接線模式可以串接多個(gè)開閉所。該模式串接2座開閉所，每條線路的最大負(fù)載率為50%。類似于架空線路的分段聯(lián)絡(luò)接線模式，當(dāng)其中一條線路故障時(shí)，整條線路可以劃分為若干部分被其余線路轉(zhuǎn)供，供電可靠性較高，運(yùn)行較為靈活。它適用于城市核心區(qū)、繁華地區(qū)，以及負(fù)荷密度發(fā)展到相對較高水平的區(qū)域。

2 接線模式過渡問題探討

結(jié)合工程實(shí)際與前文的研究，對工程中幾種典型架空線與電纜網(wǎng)接線模式的選擇方案可以參照以下原則進(jìn)行選取。

2.1 架空線

（1）單輻射接線的經(jīng)濟(jì)性最好，但不能滿足供電安全N-1的要求，供電可靠性很低，因此，單輻射結(jié)構(gòu)只適用于對供電可靠性要求較低的地區(qū)；

（2）由于單聯(lián)絡(luò)接線的負(fù)載率為50%，故其經(jīng)濟(jì)性較差，但其供電可靠性相比單輻射接線有了較大的提高，因此，單聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)適用于供電可靠性要求較高，負(fù)荷密度較低，線路負(fù)載率低于50%的區(qū)域，如農(nóng)村區(qū)域以及負(fù)荷增長未到位的新建城區(qū)；

（3）兩供一備接線的負(fù)載率為67%，可靠性很高，主要適用于供電可靠性要求很高，負(fù)荷密度高，線路負(fù)載率低于67%的地塊；

（4）若某地塊對可靠性要求可以稍微降低，而更看重經(jīng)濟(jì)性，可以考慮采用三供一備接線代替兩供一備接線，因?yàn)槿┮粋浣泳€的負(fù)載率可以提高到75%；

（5）多分段多聯(lián)絡(luò)的可靠性也很高，但由于其聯(lián)絡(luò)開關(guān)較多，故障倒閘操作復(fù)雜，因此主要適用于供電可靠性要求高，負(fù)荷密度高，配電自動(dòng)化水平高的地塊。

綜上所述，架空線在供電區(qū)域負(fù)荷密度低、供電可靠性要求不高、負(fù)荷發(fā)展不成熟時(shí)可暫時(shí)采用單輻射接線，但應(yīng)盡快向單聯(lián)絡(luò)接線過渡，并根據(jù)地塊內(nèi)供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性與負(fù)荷發(fā)展的具體要求，向兩供一備或者三供一備接線過渡。由于兩供一備接線的經(jīng)濟(jì)性較差，而可靠性較單聯(lián)絡(luò)接線又無顯著提高，所以該種接線只能作為一種過渡方案，需要盡快過渡到采用多分段多聯(lián)絡(luò)接線[4-6]。架空線目標(biāo)網(wǎng)架過渡方案如圖1所示。

2.2 電纜網(wǎng)

雙射式接線與單輻射接線的接線原理、程序計(jì)算結(jié)果完全相同，但在實(shí)際工程中，電纜網(wǎng)的接線模式多采用雙射式接線而非單輻射接線。所以在本節(jié)論述實(shí)際接線模式過渡問題時(shí)，采用雙射式接線來描述，使過渡方案更貼近工程實(shí)際。

（1）雙射式接線的經(jīng)濟(jì)性最好，但不能滿足供電安全N-1的要求，供電可靠性很低，因此，雙射式接線只適用于對供電可靠性要求較低的地塊；

（2）由于雙側(cè)電源單環(huán)式接線與雙側(cè)電源雙環(huán)式（無母聯(lián)）接線的經(jīng)濟(jì)負(fù)載率均為50%，故其經(jīng)濟(jì)性較差，但其供電可靠性相比于雙射式接線有了很大提高，因此，雙側(cè)電源單環(huán)式接線與雙側(cè)電源雙環(huán)式接線適用于供電可靠性要求較高，負(fù)荷密度較低，線路負(fù)載率低于50%的地塊；

（3）兩供一備接線的可靠性很高，可以適用于供電可靠性要求高，負(fù)荷密度高，線路負(fù)載率低于67%的地塊。這種接線方式非常適合在城市中心區(qū)、繁華地區(qū)采用；若某中心地塊對可靠性要求可以稍微降低，而更看重線路的經(jīng)濟(jì)性，可以考慮采用三供一備接線代替兩供一備接線，因?yàn)槿┮粋浣泳€的負(fù)載率可以提高到75%；

（4）隨著城市的建設(shè)發(fā)展，局部地區(qū)的負(fù)荷水平逐步增大、趨于飽和，負(fù)荷密度很高，電纜環(huán)網(wǎng)線路密集。這種條件下，可以在原有環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上添加專用備用線路，就能形成適合城市需要的高可靠性接線模式，以適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。

綜上所述，電纜線路在供電區(qū)域負(fù)荷密度低、供電可靠性要求不高、負(fù)荷發(fā)展不成熟時(shí)可以暫時(shí)采用雙射式接線，但應(yīng)盡快向雙側(cè)電源單環(huán)式接線過渡。對于供電可靠性要求非常高的地塊，可以考慮增加備用線路，過渡到N供一備接線，但是基于經(jīng)濟(jì)性、可靠性的綜合考慮，本文并不建議N供一備接線，特別是兩供一備接線推廣使用，該接線只是可以對供電可靠性有特殊要求的負(fù)荷單獨(dú)采用，使其擁有專門備用線路。根據(jù)地塊供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性與負(fù)荷發(fā)展的實(shí)際要求，再逐步過渡到雙側(cè)電源雙環(huán)式接線，該種接線模式在無特殊供電要求的地塊已經(jīng)可以作為配電網(wǎng)接線模式的最終方案。電纜網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架過渡方案如圖2所示。

3 結(jié)論

（1）接線模式?jīng)]有嚴(yán)格的界限，隨著城市發(fā)展的需要可以通過改造過渡到另一種接線模式，以更好地適應(yīng)當(dāng)前城市發(fā)展的變化；

（2）對于城市電網(wǎng)改造過程中，應(yīng)盡量使接線模式統(tǒng)一，有利于對配網(wǎng)進(jìn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性等各方面定量分析；

（3）接線模式的改造對可靠性有一定程度的提高，但也與自動(dòng)化和保護(hù)控制水平密切相關(guān)。

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[責(zé)任編輯：薛俊歌]