10kV線路目標網架的分析與選取

王文強

(福建永福電力設計股份有限公司 福建福州 350108)

0 引言

隨著社會的不斷發展，各種類型的用電負荷不斷增加，負荷密度逐步增大，對于供電可靠性提出更高的要求，配電網的線路數量逐步增多，線路存在交叉、迂回、雜亂、供電范圍重疊、用電負荷分布不均等現象。為使配電網實現堅強電網網架，同時做好新建配電網線路走廊與市政規劃部門的銜接，全國各地也在不斷開展配電網網格化規劃。網格化規劃方法是解決城市配電網由于缺乏面向遠景的持續和一貫的目標網架及其過渡過程而導致線路接線混亂、無序、聯絡復雜等問題的有效技術手段[1]。而目標網架是網格化規劃指導實踐的一個重要步驟，能夠有效避免配電網重復改造，為實際網架提供一個明確的建設方向。因此，目標網架的選取，將影響著供電可靠性、線路線損、電能質量、智能配網的發展以及道路走廊預留情況。本文主要通過分析架空網和電纜網的幾種網架接線形式的供電能力，進而依據實際需求進行目標網架的選取。

1 電纜線路接線形式分析

在10kV開關站典型設計的電氣主接線有兩種，分別是單母線分段接線和單母線三分段接線；10kV環網柜典型設計的電氣主接線只有一種，采用單母線接線[2]。在供電區域類型為A+、A、B、C的情況下，其供電安全準則應滿足N-1，D類供電區域其供電安全準則宜滿足N-1[3]。在基于上述開關站和環網柜電氣主接線的形式以及滿足N-1的原則情況，本文分析幾種常見的電纜網架接線形式。

1.1 單環網接線

圖1為單環網接線，其中“HA-”符號的設備表示環網柜、綠色線路表示聯絡線路、10kV進線是引自不同電源線路。對于組負荷小于等于2MW時，其恢復供電時間僅需在維修完成后即可。因此，一組單環網接線一般設置4～6個環網柜，每個環網柜負荷均小于等于2MW。

圖1 單環網接線

1.2 雙環網接線

圖2為雙環網接線，10kV電源進線引自4個不同電源。在雙環網設計中，線路負荷盡量均勻分布在各個環網柜，每個環網柜的承載負荷也必須控制在2MW以內，當線路發生故障時，能夠保證其余非故障段負荷均能夠被聯絡線路轉供。但雙環網并非是兩個單環網的疊加，而是在兩個單環網適當的分段位置設置幾個合理的“聯絡橋”。因此，此時該聯絡橋不宜再T接負荷，且在地理位置上應盡可能的靠近。兩個單環網的路徑不在同一道路上，靠近用戶側，能夠深入負荷中心，方便負荷T接，提高供電質量。

1.3 雙電源輻射開關站接線

圖3為雙電源輻射開關站接線，其中“KB-”符號的設備表示為開關站。此時開關站做為終端站使用，兩段母線通過聯絡開關構成電氣連接。

圖3 雙電源輻射開關站接線

1.4 2供1備接線

圖4為2供1備接線，該接線形式是在雙電源輻射開關站接線形式基礎上擴展而成。N供1備接線中N值一般取2或3。

圖4 2供1備接線

1.5 雙并雙環網開關站接線

圖5為雙并雙環網接線，兩端開關站的每一回進線均采用2回3×400截面電纜。分兩種情況討論：①KB-2開關站母聯無法轉供或不設置母聯開關。此時，A1-Ⅱ和B2-Ⅱ線路負載率是100%，假設故障點位于A1線變電站出站段，則原A1線上負荷均能夠由其他線路完成轉供。②KB-2開關站母聯可以實現轉供。此時，A1-Ⅱ和B2-Ⅱ線路負載率是50%。相比于兩種運行方式，線路所能承載的最大負荷第一種較多，轉供能力方面兩者相同。

圖5 雙并雙環網開關站接線(一)

1.6 雙并雙環網開關站接線

圖6為雙并雙環網接線，此時兩端開關站的每一回進線均采用2回3×400截面電纜。為滿足KB-2、KB-3開關站實現站內或站間聯絡，此時A1-Ⅱ、A2-Ⅱ、B1-Ⅱ、B2-Ⅱ線路負載率是50%。

圖6 雙并雙環網開關站接線(二)

1.7 雙環網開關站接線

圖7 雙環網開關站接線

圖7為雙環網開關站接線。若將上述兩種雙并雙環網開關站接線的10kV線路換成單回3×300截面電纜，則可構成兩種雙環網開關站接線，此時，由于電纜數量和截面減少，一組網架所能承載最大負荷也相應減少，原本的中間開關站可根據實際情況調整為環網柜或者是架空線路。需要注意的是：本組接線線上的開關站與環網柜順序不能調換以免線路首段故障，故障線路非故障段無法完全被轉供。

1.8 各組接線形式供電能力分析

在滿足10kV線路N-1通過的前提下，對上述幾組接線形式進行供電能力分析，如表1所示。根據表1可知：各組網架的設備利用率最低的接線形式是單環網接線和雙電源輻射開關站接線，兩種接線形式的聯絡點都只有一個，導線利用率較低，但是故障線路非故障段恢復供電最容易實現。2供1備接線網架的設備利用率是66.67%，導線利用率較高，故障線路非故障段恢復供電也較容易實現，但是實際線路運行中，運行線路負荷長期處于較高的負載率，僅適用于進出線通道受限、負荷增長較為明確的地方，局限性強。3種雙環網開關站接線中，各組網架的設備利用率均是75%，導線利用率較高，相比于前面三種接線，其故障線路非故障段恢復供電也相對較為復雜。雙環網接線中，一組網架的設備利用率是75%，導線利用率較高，在表1中其故障線路非故障段恢復供電最為復雜。

兩種雙并雙環網接線分析：從兩種接線形式來看，僅相差一座開關站；從各回線路負載率的使用情況來看，雙并雙環網開關站接線有兩回進線線路負載率允許達到100%、另外兩回進線允許達到50%，而雙并雙環網開關站接線四回進線線路負載率允許達到75%；從下級開關站10kV電源進線來看，雙并雙環網開關站接線中的進線負載率有兩種可能，而雙并雙環網開關站接線中的進線負載率為50%。上述兩種接線形式可以根據實際情況合理選擇使用。

表1 電纜線路接線形式分析

注：網架設備利用率是指在滿足N-1的前提下，該組網架所能承載的最大負荷與所有主干回路允許最大負荷之和的比值。

故障點位于變電站出站段的10kV電纜線路。

2 架空線路接線形式及分析

在現有規范中，架空線路的網架結構接線方式采用多分段適度聯絡，但未明確提出具體接線形式。本文基于架空線路各段負荷均勻分布的前提，分析幾種架空線路網架結構。

2.1 單聯絡接線

圖8為單聯絡接線，其中QF為開關，空心表示聯絡，實心表示分段，圓圈表示桿塔。10kV線路上負荷均勻分布，各段線路的最大負荷不允許超過2MW，以便于線路故障時，縮小停電范圍。

圖8 單聯絡接線

2.2 兩聯絡接線

圖9為兩聯絡接線形式。對于任意一回線路均是三分段兩聯絡，且聯絡點位于不同段內，線路故障時能迅速通過聯絡開關恢復供電。

圖9 兩聯絡接線(一)

2.3 兩聯絡接線

圖10為兩聯絡接線形式。從接線形式中可以得知，只有A1線屬于兩聯絡，若其他兩回線路也仿照A1線路做聯絡接線，則會構成一個龐大的聯絡組，造成聯絡復雜、網架不清晰、倒閘操作難度大，同時不便于管理及發展自動化。

圖10 兩聯絡接線(二)

2.4 兩聯絡接線

圖11為兩聯絡接線形式。從接線形式中可以得知，兩個聯絡點均位于同一地方，其實際作用與單聯絡接線形式作用相同。

圖11 兩聯絡接線(三)

2.5 各組接線形式供電能力分析

在滿足10kV線路N-1通過率的前提下，分析上述幾組接線形式進行供電能力，如表2所示。從表2中可以得知：各組網架的設備利用率最低的接線形式是單聯絡接線和兩聯絡接線形式，導線利用率較低，故障線路非故障段恢復供電容易實現。兩聯絡接線形式，雖然聯絡點不同，但實際線路允許使用的負載率也都是50%，與理論上的兩聯絡所允許的負載率66.67%不同，其因主要是特定的網架結構轉供通道有限制。因此，若考慮一組網架內所有線路均能通過線路N-1，只能降低線路負載率。兩聯絡接線形式中，一組網架的設備利用率是75%，導線利用率較高，相比于前面兩種接線形式，其故障線路非故障段恢復供電最為復雜。

3 目標網架接線的選取及應用

綜上，可知，成組網架的設備利用率在50%～75%，線路負載率在50%～100%；不同類型的網架接線對于線路的導線截面也不同。如新市鎮，其不同的發展定位可分為商住型、工業型和工業商住混合型三類[4]，那么，根據不同的負荷類型選擇對應的目標網架接線(表3)。

表2 架空線路接線形式分析

注：①網架設備利用率是指在滿足N-1的前提下，該組網架所能承載的最大負荷與所有主干回路允許最大負荷之和的比值。

故障點位于變電站出站段的10kV電纜線路。

②電纜線路載流量依據《電力工程電纜設計規范》(GB50217-2007)；架空線路載流量依據《配電網規劃設計技術導則》。

表3 推薦不同類型的目標網架接線形式

4 結語

配電網中壓目標網架的選取，對于配電網網格化規劃的實現具有重要意義。本文通過對不同類型的網架接線形式進行供電能力分析比較，在滿足10kV線路N-1的前提下，提出不同的負荷類型采用不同的接線形式，以滿足各類負荷對供電可靠性、電能質量的要求，對配電網網格化規劃中壓目標網架的選取提供參考。