中壓配電網典型接線模式綜述

武奕彤，李立生，孫冰

（1.山東省實驗中學，濟南250001；2.國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南250003；3.國網山東煙臺市牟平區供電公司，山東煙臺264100）

中壓配電網典型接線模式綜述

武奕彤1，李立生2，孫冰3

（1.山東省實驗中學，濟南250001；2.國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南250003；3.國網山東煙臺市牟平區供電公司，山東煙臺264100）

中壓配電網網架結構的科學合理性關系到電網運行的經濟可靠性，分別對國內架空和電纜網的接線模式進行分析，總結出各種接線模式的特點、供電可靠性及適用范圍；同時對國外的幾種典型接線模式進行分析，并與我國相同接線模式進行對比，對實際工作中的配網規劃與改造有一定指導意義。

中壓配電網；接線模式；供電可靠性；配網規劃

0　引言

隨著社會經濟的快速發展，人們對電力需求也日益增強，配電網的建設也隨之增加，標準化、規范化建設能夠解決配電網的運行管理以及線路負荷分配不均等一系列問題，促進電力系統的進一步發展，保證電網的安全、可靠、經濟運行。

配電網的網架結構是配電網規劃與改造工作中的重點之一，而接線模式是網架結構的基本反映，它不僅牽涉到電網建設的經濟性和可靠性，而且對整個電力系統的發展具有重要意義［1-2］。因此，配電網接線模式及其可靠性研究成為當前電網研究的重要課題之一。下面分別對國內外配電網的典型接線模式進行分析比較。

1　國內配電架空網接線模式

1.1單輻射

配電架空網單輻射接線結構如圖1所示，架空線路的末端沒有其能夠聯絡的電源，每條出線（主干線）均可滿載運行［3］。這種中壓配電網接線模式的優點是結構簡單，配電線路和高壓開關柜數量少、投資小，新增負荷和線路的維護都比較方便，缺點是故障影響范圍大，供電可靠性較差，當線路或電源故障時，會導致全線停電。

圖1　單輻射結構

適用場合：多用于負荷密度較低的郊縣區域，或對供電可靠性要求不高的城市區域。

1.2手拉手接線

手拉手式接線是目前城市配電網中普遍使用的一種接線方式，結構如圖2所示。通過兩條主干線路末端的聯絡開關直接聯絡，實行環網接線，正常情況下開環運行。當主干線路上某一段線路或環網設備故障、線路檢修或維護時，可通過分段開關進行切換，隔離故障區段，確保非故障段正常供電，大大提高了系統供電可靠性［4］。

圖2　手拉手接線模式結構

此種接線方式的優點是比單輻射接線模式更可靠，接線清晰，運行靈活。線路或電源故障時，可通過開關切換使非故障段恢復供電，負載率為50%。缺點是該接線方式要求每條線路具有50%的備供能力，以滿足配電網絡N-1安全準則要求。

適用范圍：用于負荷密度不高，用電增長速度較快，配電網管理水平較低的城市配電網絡。

1.3多分段多聯絡

多分段多聯絡結構如圖3所示，架空線路宜采用多分段多聯絡的接線方式，線路分段一般為2～3段，每一分段的負荷容量宜控制在2 000～3 000 kVA，聯絡一般設置2～3個。優先采取線路尾端聯絡，逐步實現對線路大支線的聯絡。這種接線模式，通過在干線上加裝分段斷路器把每條線路進行分段，并且每一分段都有聯絡開關與其他線路連接，當任何一段出現故障時，均不影響另一段正常供電，這樣使每條線路的故障范圍縮小，可提高供電可靠性［5-6］。

適用范圍：多分段多聯絡接線模式適用于負荷密度較高，對供電可靠性要求較高的城網地區，并且允許架空線路供電的區域，聯絡線可以就近引接。

圖3　多分段多聯絡結構

2　國內配電電纜網接線模式

2.1放射式

1）單射。單射結構如圖4所示，電纜線路末端沒有其他能夠聯絡的電源，單射接線的優點是經濟、投資小，新增負荷時連接方便，線路可以滿載運行。但其缺點也很明顯，主要是電纜故障多為永久性故障，故障影響時間長、范圍大，供電可靠性較差。

圖4　單射式結構

此接線方式與架空網單輻射接線方式類似，線路最大負載率為100%，無備用電源，不能轉供負荷。通過加裝重合器、分段器、故障指示器，達到自動隔離和快速恢復供電要求。

2）雙射。雙射結構如圖5所示，雙射接線方式是由一座變電站或開關站的不同中壓母線引出雙回線路形成，或者由同一供電區域不同變電站引出的雙回線路形成。當在有條件的情況下，能夠過渡到雙環網接線方式。高負荷密度地區可自不同10 kV母線引出兩回或三回線路，形成雙射接線和三射接線方式。

圖5　雙射式結構

適用范圍：用于對供電可靠性要求很高的供電區域的重要用戶，如大城市中心區負荷密度高的重要密集用戶。

2.2環網式

1）單環網。

單環網結構如圖6所示，這種接線模式是電纜線路環網中最為基本的形式，單環網電源來自不同變電站，也可來自同一變電站的不同母線，每條主干線路負載率應控制在50%左右。單環網的環網點一般為環網柜、開閉所，所接配變容量（含用戶）一般應≤8 000 kVA，選取中部位置開環運行，每個電纜環網柜出線所接的用戶數量根據負荷性質和容量確定，不宜過多，一般為5～8個，不宜超過10個。由于各個環網點都有兩個負荷開關或斷路器，可以隔離任意一段線路的故障，用戶感受到的停電時間大為縮短［5］。

圖6　單環網結構

適用范圍：單環網結構適用于城市核心區、繁華地區建設的初期階段或城市周邊對市容及供電可靠性都有一定要求的地區。

2）雙環網。

雙環網包括兩種方式，一種是由兩個獨立單環構成：該接線模式能夠滿足N-1安全準則，運行負載率為50%，方便為沿線對供電可靠性要求高的中小用戶提供雙電源。

另一種是由開關站形成的雙環網：該接線模式供電可靠性高，結構復雜，可滿足N-1-1安全準則，運行負載率為50%，滿足N-1情況下，運行負載率為75%。其結構如圖7所示，該種接線類似于架空線路的多分段多聯絡接線模式。當其中一條線路故障時，整條線路可以劃分為若干部分被其余線路轉供，供電可靠性較高，運行較靈活。

開關站形成雙環網的最大優勢是能夠提高線路的理論負載率，這種接線模式最高運行負載率為75%。隨著城市建設發展，局部地區負荷水平逐步增大，出現負荷密度很高或者電纜環網線路密集時，在原有單環網的基礎上，尋找合適的環網點，在環網點間線路上添加聯絡線，即可發展為這種理論負載率較高的接線模式，可以適應負荷發展。

圖7　雙環網結構

適用范圍：適用于城市核心區、繁華地區，負荷密度發展到相對較高水平的區域。

3）N供一備。

這種接線模式隨著N值的不同，其運行靈活性、供電可靠性以及線路的平均負載率均有所不同，一般情況下，二供一備和三供一備的接線模式比較理想，總線路利用率分別為67%和75%，如圖8和圖9所示。四供一備及四以上的接線模式比較復雜，操作也比較復雜，而且聯絡線長度較長，投資較大，線路載流量利用率的提高已不明顯［7］。

圖8　二供一備接線模式

圖9　三供一備接線模式

適用范圍：適用于負荷發展已經飽和，供電網絡按最終規模一次規劃建成的地區。其優點是供電可靠性較高，線路的理論利用率較高。

4）開閉所接線。

開閉所接線模式如圖10，這種接線模式實際上就是從同一變電所的不同母線或不同變電所引出主干線連接至開閉所，再從開閉所引出電纜線路帶負荷。每個開閉所具有兩回進線，當開閉所的其中一回進線出現故障時，另一回進線應能轉帶全部負荷，這樣，每回進線應有50%的備用容量，能夠滿足N-1準則。在開閉所出線為放射狀時，開閉所的出線均可滿載運行［8］。

圖10　不同母線出線連接開閉所接線模式

適用范圍：用于負荷中心距電源較遠，或出線間隔、線路走廊困難的區域。

3　國外配電網典型接線模式

近年來，隨著智能電網的不斷發展，中壓配電網逐步向自動化、智能化方向邁進。國外中壓配電網有許多各具特色的接線模式，如日本多分段多聯絡、新加坡閉環網、法國手拉手接線模式和美國4×6網絡接線。

日本中壓線路主要采用多分段多聯絡的接線模式，與我國實行的多分段多聯絡接線模式相仿。但與我國的不同之處在于，其中壓饋線聯絡數與分段數均大于我國，因此中壓配電網的接線更加復雜，轉移負荷更加靈活。

新加坡閉環網接線與我國接線方式最大的不同之處在于中壓饋線不是通過聯絡開關連接，而是直接形成電氣上的連接，即中壓饋線形成環網。

新加坡地區22 kV典型網架如圖11所示，66 kV/22 kV變電站主接線采用單母線分段方式，每段母線的出線不超過8條。變電站出線與本站另一條母線構成環，且通過聯絡開關與另一個變電站的供電環相連。正常情況下，供電環閉環運行，兩個開關點之間采用縱聯差動保護，不同電源變電站的每兩個環網間又相互聯絡，開環運行［2］。

圖11　新加坡典型接線模式

法國的典型接線模式是手拉手接線，與我國的不同之處在于，法國的手拉手接線主要有三種配電網結構，適用不同負荷區域：第一種是變電站間雙環網，配變雙T接入，適用于城市高負荷密度地區；第二變電站間單環網，配變開斷接入，適用于城市地區；第三變電站間單環網，配變T狀接入，適用于非城市地區（城鎮、鄉村），如圖12所示。

美國中壓饋線接線模式采用4×6網絡接線，該接線模式由4個電源點和6條手拉手線路組成，任何2個電源點之間都存在聯絡或者可轉供通道。聯絡線將供電區域劃分為多個網孔，任一網孔的電源均可由多個變電站提供。這種組織形式具有較高的網絡接線清晰度其接線如圖13所示［2］。

圖12　法國典型接線模式

圖13　美國4×6接線模式

與我國的典型接線模式相比，美國城市中壓電網最典型的特點是采用單元型組合方式。在這種組合形勢下，若干變電站構成一組，中壓饋線的聯絡只在組間進行，聯絡線將供電區域劃分為多個網孔，任一網孔的電源均可由多個變電站提供，很大程度上提高組合區域內的供電可靠率

4　結語

分別對國內外配電網的典型接線模式進行了分析和對比，重點對其特點、供電可靠性和適用范圍進行分析，指出國外配電網典型接線模式與國內相應接線模式的不同之處，對實際工作中的配網規劃與改造有一定的指導意義。

［1］楊期余.配電網絡［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［2］田懷源，周步祥，李保生.城市中壓配電網規劃接線模式和拓撲計算分析［J］.山東電力技術，2011（3）：42-47.

［3］謝曉文，劉洪.中壓配電網接線模式綜合比較［J］.電力系統及其自動化學報，2009，21（4）：94-99.

［4］姚福生，楊江，王天華.中壓配電網不同接線模式下的供電能力［J］.電網技術，2008，32（2）：93-95.

［5］王偉，麻秀范，鐘暉，等.系列化中壓配電網接線模式研究［J］.華北電力技術，2005（5）：46-49.

［6］葛少云，張國良，申剛，等.中壓配電網各種接線模式的最優分段［J］.電網技術，2006，30（4）：87-91.

［7］王成山，王賽一，葛少云，等.中壓配電網不同接線模式經濟性和可靠性分析［J］.電力系統自動化，2002，26（24）：34-39.

［8］郭團軍，程浩忠，周敏，等.中壓配電網絡實用規劃方法［J］.電力系統及其自動化學報［J］，2003，15（6）：25-28，52.

Overview on Typical Connection Mode of Medium Voltage Distribution Network

WU Yitong1，LI Lisheng2，SUN Bing3
（1.Shandong Experimental High School，Jinan 250001，China；2.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；3.State Grid Yantai Muping Power Supply Company，Yantai 264100，China）

The scientificity and rationality of medium voltage distribution network structure are related to the economic and reliability of the power grid.In this paper，typical connection modes of overhead lines and cables in China are respectively analyzed，and characteristics，the power supply reliability and application of various kinds of connection modes are summarized. At the same time，several typical network connection modes abroad are analyzed，and compared with the same connection mode in China.Guiding significance are provided on the planning and reconstruction of the actual distribution network in this paper.

medium voltage distribution network；typical connection mode；power supply reliability；distribution network planning

TM711

A

1007－9904（2015）12－0037－05

2015-11-30

武奕彤（1998），女，參與配電網研究工作；

李立生（1973），男，高工，從事配電網研究工作。