配電網(wǎng)電氣接線方式可靠性分析

李建軍

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市中低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模不斷壯大，當(dāng)前，因網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不完善導(dǎo)致城市配電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行問題較多。近年來(lái)，在配電網(wǎng)接線模式的研究中國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者投入大量的人力物力，也取得了諸多成果。但是就目前國(guó)內(nèi)得配電網(wǎng)建設(shè)和規(guī)劃的過程中，對(duì)于接線模式應(yīng)用的詳細(xì)設(shè)計(jì)規(guī)范尚未形成，配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)混亂無(wú)序，并且配電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)的接線模式不明確。針對(duì)以上問題，本文提出一種新型的配電網(wǎng)母線式接線，并與目前配網(wǎng)中常用的接線方式的可靠性進(jìn)行對(duì)比分析，通過對(duì)比可知母線式接線其可靠性較高，符合當(dāng)今配電網(wǎng)發(fā)展的要求。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) 接線方式 可靠性

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，用電需求量也逐漸增加，而配網(wǎng)系統(tǒng)位于電力系統(tǒng)的末端，與用戶的聯(lián)系最為密切，整個(gè)電力系統(tǒng)對(duì)用戶的供電質(zhì)量和供電能力最終都是由它來(lái)保障和實(shí)現(xiàn)，針對(duì)供電可靠性來(lái)說(shuō)對(duì)配電網(wǎng)的要求也越來(lái)越高[1]。但是就目前國(guó)內(nèi)得配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的過程中，對(duì)于接線模式應(yīng)用的詳細(xì)設(shè)計(jì)規(guī)范尚未形成，配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)混亂無(wú)序。其中出版的《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》描述了各種配電網(wǎng)的接線形式，以及給出了目前應(yīng)用的電纜線路、架空線路各種典型接線方式，但是接線方式的應(yīng)用要求仍沒有規(guī)定。在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的大多數(shù)的接線模式中在可靠性方面都存在著一定程度的不足，需要在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁Ｎ墨I(xiàn)[1]是按照供電區(qū)域的負(fù)荷密度來(lái)設(shè)計(jì)改造及選擇合適的配網(wǎng)的接線方式，使可靠率達(dá)到最佳。文獻(xiàn)[2]中對(duì)中壓配電網(wǎng)電纜線接線模式和多種中壓配電網(wǎng)架空線接線模式進(jìn)行了分析，提出應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和人民生活水平，來(lái)選擇適合當(dāng)?shù)氐慕泳€方式。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后的城市中，其中目標(biāo)年網(wǎng)架一般采用的是三分段H聯(lián)絡(luò)架空接線模式；在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較發(fā)達(dá)城市中，目標(biāo)年網(wǎng)架適宜采用的是環(huán)網(wǎng)接線、雙“Ⅱ”接線或電纜雙電源出線等接線模式，以此來(lái)提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。所以在選擇合適當(dāng)?shù)氐呐潆娋W(wǎng)接線方式時(shí)，要充分吸取國(guó)內(nèi)外的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本地區(qū)實(shí)際情況，選擇合適的接線方式。

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的接線方式所面臨的問題，本文提出了一種新型的接線方式即母線式接線，其具有可靠性高，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)，符合當(dāng)前配電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的要求。

一.配網(wǎng)接線方式提高可靠性中的作用

多種因素可以影響配網(wǎng)的可靠性，本文中討論的配電網(wǎng)接線方式就是其中一種。配網(wǎng)可靠性RS-1（reliability on service in total）的計(jì)算公式為：

用戶的平均停電時(shí)間是由每次停電的檢修時(shí)間和停電次數(shù)等多種情況共同決定的。配電網(wǎng)的接線方式對(duì)可靠性大小的影響主要是從停電范圍、降低停電檢修時(shí)間，減少停電次數(shù)等方面來(lái)作用的，通常，在其他外部條件保持不變的情況下，停電次數(shù)是由環(huán)網(wǎng)率的高低來(lái)決定的，環(huán)網(wǎng)率越高則停電次數(shù)越小，這樣一來(lái)供電可靠性也是越高。通過提高各線路之間的聯(lián)系，在各條線路間的聯(lián)系越多時(shí)，通過自備投裝置自動(dòng)將某條發(fā)生故障線路的供電電源切換到另一側(cè)電源來(lái)持續(xù)供電。但是隨著線路的聯(lián)系越多，開關(guān)設(shè)備使用量也越多，這樣發(fā)生故障的可能性也增加了，從而供電可靠性的提高也會(huì)受到影響。

二.母線式與串級(jí)式接線可靠性分析

串級(jí)式將線路主干用多個(gè)斷路器分段連接，依靠保護(hù)延時(shí)選擇性切除故障，減少故障停電損失。其結(jié)構(gòu)圖如下，該方式存在如下問題：

1、由于配網(wǎng)線路往往分段及分支較多，而每段長(zhǎng)度較短，造成保護(hù)配置困難，很難做到選擇性切除故障，為避免出現(xiàn)變電站出線開關(guān)越級(jí)跳閘而將每段保護(hù)時(shí)間級(jí)差設(shè)定很小，實(shí)際難以實(shí)現(xiàn)，往往出現(xiàn)末端故障跳整串情況。

2、配網(wǎng)運(yùn)行中，特別是電纜線路，故障多由末端分支用戶引發(fā)，主線路本體故障幾率不大，此種保護(hù)方式未能利用此項(xiàng)特點(diǎn)，造成裝備配置冗余而效率不佳。

母線式結(jié)線方式：主線只設(shè)置一到二個(gè)保護(hù)斷點(diǎn)，而對(duì)于分支線路配置二級(jí)保護(hù)（環(huán)網(wǎng)柜斷路器及分支箱熔絲柜），重點(diǎn)處理用戶分支故障，避免其越級(jí)至主線。同時(shí)也避免了主干線多級(jí)保護(hù)時(shí)限配置的困難。其結(jié)構(gòu)如下：

其可靠性大小的計(jì)算如下：

單條用戶出線故障未越級(jí)時(shí)損失負(fù)荷：

單條用戶出線故障越級(jí)但被環(huán)網(wǎng)柜斷路器切除時(shí)損失負(fù)荷：

主干線路故障引起負(fù)荷損失：

（因主干線路只有一級(jí)斷路器，若發(fā)生故障越級(jí)則由變電站斷路器切除，不增加額外負(fù)荷損失，故不計(jì)主干故障越級(jí)可能性。）

運(yùn)行可靠率：

比較上述兩種接線方式的可靠率以及根據(jù)某市的接線及其負(fù)荷數(shù)據(jù)和平時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其可靠性計(jì)算結(jié)果如下：

取（45*a）：（L*c）=9：1，

要使Ka-Kb>0，代入得：b%<6.4%

對(duì)于上述配電線路模型可靠性分析如下：

1、發(fā)生支線故障時(shí)，母線式結(jié)線方式可靠性高于串級(jí)式結(jié)線。（示例線路越級(jí)故障負(fù)荷損失率僅為串級(jí)式1/6）。

2、發(fā)生主線路故障時(shí)，串級(jí)式結(jié)線方式可靠性略優(yōu)于母線式結(jié)線。（示例線路主線路故障負(fù)荷損失率比串級(jí)式高12.5%）

3、當(dāng)故障越級(jí)幾率b%大于6.4%時(shí)（實(shí)際線路分支一般要小于45條，b%閾值還要更小），母線式結(jié)線方式可靠率高于串級(jí)式結(jié)線方式。

3、結(jié)論

由以上分析可知母線式接線明顯優(yōu)于串級(jí)式接線，有較強(qiáng)的工程推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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