城市中壓環網供電方式的探究

梁艮大

摘 要：隨著城鎮一體化建設的模式不斷深入推進，用戶對于配電網的供電可靠性要求越來越高，這無疑是對城鎮供電線路的鋪設以及建設的一項重大的考驗。上世紀九十年代初，國家有關部門就對中壓配電網的適用范圍進行了規定，根據相關規范，配電系統應該以環式供電為主。文章主要針對廣東省恩平市君堂鎮10kV環網供電方式的配置、參數以及接線模式等進行探討，并提出相應的建議，以期達到優化城鎮中亞環網供電方式的目的。

關鍵詞：城鎮；中壓環網供電；方式探討

前言

君堂鎮位于廣東省恩平市東部，東鄰開平市百合鎮，南與東成鎮接壤，西接牛江鎮，北與沙湖鎮交界。下轄20個村（居）委會，自然村320條，常住人口4.8萬，現有用電戶25000戶，近年來，供售電量持續快速增長，2014年達8.9億千瓦時，連續兩年位居江門地區75個供電所首位。

君堂鎮是著名的僑鄉之一，華僑及港澳臺同胞分布在35個國家及地區。地理位置優越，是江門地區重要的交通樞紐，G15沈海高速和G325國道貫穿全境，鎮工業園建在國道旁，從工業園到沙湖鎮扁沖出口僅1.5公里，交通十分便利。君堂鎮是由原來江洲鎮與原君堂鎮合并的大鎮，由于歷史原因，不但以錦江河為界形成的一江兩岸兩墟鎮格局一直都改變不了，配電網架結構也基本保持原有格局，目前，君堂鎮共有10千伏線路41回，其中專用線路31回，公用線路10回，全部都是單復射線路。與君堂鎮配電網有直接關系的變電站有3座，分別是110kV君堂站、220kV圣堂站和110kV馬坦站，三座變電站呈三角形排列，站點之間直線距離不超過8公里，三站之間并未建有10kV聯絡線路，環網率為0%，供電可靠性比較差。單輻射型線路不利于線路故障或檢修情況下負荷的轉帶。針對這些問題，在“一鎮一冊”規劃中提出線路電源點的建設及網架結構優化調整方案，通過3-5年農村電網改造有規劃地進行改造，不斷優化網架結構，提高線路環網率和供電可靠性。

1 環網接線配置的選擇

結線方式分為單母線不分段接線、單母線兩分段帶分段開關結線以及單母線兩分段不帶分段開關結線，提供保護功能的設備有斷路器和負荷開關以及熔斷器。

其中，第一類開閉所由斷路器配置二次保護，一般綜合單價為8萬到10萬元/單元，主要構成包括：真空斷路器柜、電動操作機構、保護測控裝置以及電源等。開關柜單元各尺寸最大值分別為：長0.98米，寬0.625米，高1.85米，配置范圍為8單元到12單元，采用的故障電流分段方法為“過流、速斷”，針對已有光纖通信網的城市中10kV高壓配電系統來說，采用這種組合構成的開閉所需要配置高級保護（縱差動等）從而提高靈敏度以及縮短設備故障時所承受的熱、動穩定電流時間。

第二類開閉所由負荷開關（配置熔斷器）保護，主要構成為空氣絕緣負荷開關柜以及SF6充氣絕緣柜，SF6充氣絕緣柜的各尺寸最大值分別為長0.86米，寬0.375米，高1.6米，配置范圍為5單元到6單元之間，單價高于空氣絕緣負荷開關柜，但低于上述第一類開閉鎖，這類開閉所無二次保護裝置，通過熔斷器或上一級變電站出線斷路器進行故障的切除，實際的電纜線的開閉所設備推薦使用這種組合。

第一類開閉所設備與第二類開閉所設備相比，第一類開閉所運行中斷路器在絕大多數時候只起到了負荷開關的作用，出現線路故障時，第一類的保護裝置不容易和上一級的變電站相協作，會導致出現越級跳閘的現象，針對這種不便的現象，采用第二類小型開閉所，結構簡單、成本較低，性價比高。

此外，絕大多數環網要求接線開關帶負荷分線路以及負荷線路，所以一般聯絡開關選擇為負荷開關。

2 環網接線方式與開閉所的組合

2.1 “N供1備”單環網接線開閉所的配置

2.1.1 電網“2減1”單環網接線模式

電網“2減1”環網接線模式又稱“手拉手”接線模式，如圖1所示，這種接線模式使用于供電區域的負荷密度較低，例如城市郊區等地方，這種接線模式的電纜線路利用率較低，所配置的開閉所數目較少，且容量較小，同時，這種環網接線模式的進出線單元也較少，當負荷密度上升時，能夠衍生改組成為“雙電源雙輻射”或者“N供1備”接線方式，達到節省或者延緩新建聯絡開閉所的效果。

2.1.2 “2供1備”單環網接線模式

在負荷密度達到“2減1”環網接線模式無法接入時，可以采用的改進方案為，優先采用衍生形成的“2供1備”接線方式，此外，也可以通過把“2減1”接線在聯絡點處分開接入兩個電源，使原先的“2減1”形成兩個“2減1”接線，這樣的優勢在于，相較于重新建立一環“2減1”回路來說，節省了出線間隔以及環網線路，提高了線路負載率，其次，當負荷密度進一步上升的時候，能夠衍生改組形成“3供1備”環網結線方式，縮短了改組環網結構時的停電時間，節省了投資、同時為衍生網架結構建設發展奠定了良好的基礎。

2.1.3 “3供1備”單環網接線模式

同上，在負荷密度繼續增大時，“2供1備”接線方式的饋線負載率（67%）無法滿足需求時，需要進行衍生形成“3供1備”或者“4供1備”接線（75%到80%）。

對于“N供1備”接線方式來說，N的大小將隨著供電區域的負荷密度上升而上升，“N供1備”的母線可以出自同一座變電站的兩段不同母線，將開閉所或者開關點設置在線路負荷相對均分的地方。

對于“N供1備”接線中的“1備”專用電纜線路，應設置開閉專用“1備”聯絡點，當線路運行正常的情況下，盡可能地減小“1備”所帶的負荷，可以通過使用聯絡單元轉帶部分主供線路上的負荷以降低線路損耗以及運行的最高負荷，提高電纜的使用壽命，但是會帶來檢修以及故障處理工作的麻煩。

在環網接線的電源點位置恰當，供電區域形成大于“3供1備”單環網接線方式時，基于這種趨于成熟的環網結構，需要根據供電區域環網線路的發展規劃來進行開閉所的配置。

2.2 “3分段2聯絡”環網接線模式開閉所的配置

對于供電區域的負荷密度已經達到相對飽和狀態并對于供電可靠性有較高要求時，把“N供1備”接線衍生改組形成能夠互為備用的“多分段多聯絡”單環網接線式，圖2為“3分段2聯絡”的接線模式圖，正常情況線路的負載率能夠達到67%，這時候的環網結構大致成熟，載流量基本為最大值，如果仍然需要增加負荷，就要進行環網的新建。

2.3 雙電源雙環網接線

對于必須保證不間斷供電以及重要負荷密集的供電區域所使用的環網供電方式為雙電源雙環網供電方式，雙電源雙環網接線可靠性很高。

當單環網衍生形成雙電源雙環網接線的時候，可利用兩個小型5單元到6單元開閉所進行改組，雖然會造成網架結構的不清晰，但是能夠減少新建環網大型開閉所的投資，減輕電纜敷設工作的負擔。

綜上所述，“手拉手”的接線模式是“N供1備”和“雙電源雙環網”以及“多分段多聯絡網格式”環網接線的基礎，在供電區域的負荷密度不斷上升的時候，應該針對配電環網的結構進行相應的開閉所的配置，在設計的時候也應該重視備用線路的預留，在“手拉手”接線模式上進行基礎接線模式的衍生改良，相對于重新建立一環新的環網路線來說，節省了投資，也減輕了工作人員的負擔。

3 君堂鎮配網環網規劃方案

（1）針對君堂變電站現已無10kV線路出線剩余間隔問題，建議核實君泥線、君江線、陶瓷線、新城二線四回已處于冷備用的用戶用電情況，如長期無用電計劃將其出線間隔改為備用，提高出線間隔利用率。

（2）優先審批220kV圣堂站10kV江水線延伸接通江洲線墟鎮支線并與110kV君堂站波頓線聯絡方案（新建線路550米），實現“手拉手”的接線模式。一可以提高江洲墟鎮、君堂墟鎮一江兩岸大型商住區域供電可靠性，二可以利用江洲線分擔解決福堂線（現裝見容量11500kVA）業擴受限問題，實現君堂鎮農網可轉供電率20%。

（3）改造110kV君堂站堡城線西園支線300米線路并使之與沙湖鎮110kV馬坦站米園線連接，可轉供電率達到30%。

（4）新建線路230米，使220kV圣堂站10kV高平線通過琴時山支線與110kV沙湖站10kV牛江線聯絡，可轉供電率達到40%，在高平線牛欄支線與江洲線墟鎮支線之間新建線路100米聯通，使兩墟鎮達到兩供一備水平。

（5）調整110kV君堂站兩回冷備用線路，讓10kV新城線成為110kV君堂站110kV馬坦站站間聯絡線并同時與黎塘線聯絡，可轉供電率提高到50%。

（6）改造110kV君堂站10kV誠泥線并與220kV圣堂站10kV福塘線聯絡，可轉供電率提高到60%。

（7）由于君堂線與波頓線同桿架設，在#36加裝聯絡開關使之聯絡，可轉供電率就達到70%。

（8）從110kV君堂站沿10kV鰲站乙線（雙回設計單回架設）新出一條10kV均安支線，解決清湖線U形迂回供電模式，降低清湖線因用戶數多（6870戶）容易發生四級事件機率并與110kV平富崗站通過10kV東成線與10kV清湖線、10kV新塘線聯絡，可轉供電率就達到100%。

對于城鎮中壓環網供方式，要求環網內的開閉所配置的進出線單元應該控制在6單之內為佳，對于開閉所的容量也進行了限制，當供電區域的負荷密度上升時僅僅需要對母線進行改造，這樣的改造方式顯著地降低了鋪設線路的實施難度，節省了環網線路以及線路鋪設的成本，同時奠定了供電網架結構健康發展的良好基礎。

參考文獻

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