中壓配電網(wǎng)電纜線路接線模式分析及應(yīng)用

鄭小敏

（廣東電網(wǎng)公司佛山供電局,528300）

1 國內(nèi)主要采用的中壓電纜網(wǎng)接線模式

1.1 輻射式

輻射式接線可分為單射式和雙射式2種形式。單射式接線是指1條中壓線路只具備單側(cè)電源，呈輻射狀供電。該接線方式供電可靠性較差，主干電纜發(fā)生故障時，將損失部分或全部負(fù)荷，不滿足“N-1”要求。由于不考慮故障方式下的容量備用，因此主干線可滿載運行。雙射網(wǎng)本質(zhì)上是由2個獨立的單射網(wǎng)并行組成的，比單射網(wǎng)更容易為用戶提供雙路電源供電。單射、雙射式接線一般僅用于缺少上級高壓變電站布點的區(qū)域，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可過渡為單環(huán)、雙環(huán)等可靠性更高的接線形式。

1.2 單(雙)環(huán)式

單環(huán)式接線是指來自不同電源的2條中壓線路相互聯(lián)絡(luò)，形成環(huán)網(wǎng)，開環(huán)運行。任一段主干電纜故障時，可通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)將故障段切除，并恢復(fù)對非故障段的供電，負(fù)荷損失較少。為確保故障時能轉(zhuǎn)供負(fù)荷,主干線正常運行時的負(fù)載率應(yīng)控制在50%以內(nèi)。雙環(huán)網(wǎng)本質(zhì)上是由2個獨立的單環(huán)網(wǎng)并行組成的，比單環(huán)網(wǎng)更容易為用戶提供雙路電源。通過在環(huán)網(wǎng)單元的不同段母線之間增加母聯(lián)開關(guān)，雙環(huán)網(wǎng)接線可衍生為“H型”接線，主干線的負(fù)載率將進(jìn)一步提高。單環(huán)網(wǎng)是雙環(huán)網(wǎng)的一種過渡形式，用于電網(wǎng)發(fā)展的初期階段。目前，國內(nèi)負(fù)荷密度大、對可靠性要求較高的城市核心區(qū)域主要采用雙環(huán)式接線或其衍生模式。

1.3 N供1備

N供1備接線是指N條來自不同電源的中壓電纜線路相互聯(lián)絡(luò)，形成環(huán)網(wǎng)，開環(huán)運行，另l

條空載線路作為公用的備用線路。非備用線路可滿載運行，當(dāng)線路發(fā)生故障時，可將其負(fù)荷轉(zhuǎn)供至備用線路。該接線方式的線路負(fù)載率可達(dá)到N/(N+1)，N的取值越大，設(shè)備利用率越高，但運行方式會變復(fù)雜，因此N的取值一般不大于4。該接線方式可靠性較高，但不易為用戶提供雙路電源供電，擴(kuò)展方式不靈活，很難適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展的不確定性。

2 發(fā)達(dá)國家中壓電纜網(wǎng)典型接線模式

2.1 巴黎中壓電纜網(wǎng)接線模式

法國巴黎市區(qū)的中壓電纜網(wǎng)主要為雙環(huán)網(wǎng)和三環(huán)網(wǎng)。以其三環(huán)網(wǎng)為例，兩座高壓變電站的中壓電纜出線互相聯(lián)絡(luò)，形成開環(huán)運行的環(huán)網(wǎng)。每個配電室由兩路電源供電(一個工作，一個熱備用)，從三環(huán)網(wǎng)中的任意兩回路中的不同電纜分別T接到這兩路電源。每條主干線上都裝有用于分段和聯(lián)絡(luò)的遠(yuǎn)程遙控開關(guān)，當(dāng)主干電纜出現(xiàn)故障時，自動配電系統(tǒng)首先診斷故障和定位故障段，然后遠(yuǎn)程操作切除故障段，同時讓非故障段恢復(fù)通電。

2.2 新加坡中壓電纜網(wǎng)接線模式

新加坡典型的“花瓣式”接線,由一個變電站的一段母線引出的一條出線環(huán)接多個配電站后，再回到本站的另一條母線，由此構(gòu)成一個“花瓣”。同一個變電站的每2回饋線構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，閉環(huán)運行。供電環(huán)的開關(guān)點之間采用縱聯(lián)差動保護(hù)。在故障時快速切除故障區(qū)段，保證非故障線路的正常供電。新加坡22 KV及以上電網(wǎng)均采用合環(huán)運行方式，系統(tǒng)短路電流水平較高。

3 國內(nèi)外中壓電纜網(wǎng)接線模式對比分析

3.1 供電可靠性

國內(nèi)目前應(yīng)用較多的電纜雙環(huán)網(wǎng)接線的用戶平均停電時間約為0.2h，供電可靠率為99.998%，而新加坡“花瓣式”接線和法國三環(huán)網(wǎng)接線的供電可靠率均可達(dá)到99.999%。由此可見，國內(nèi)配電網(wǎng)可靠性水平要達(dá)到甚至超過國際先進(jìn)水平，必須從研究一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)入手，改進(jìn)和創(chuàng)新配電網(wǎng)接線模式。

3.2 配電自動化的實現(xiàn)方式

法國三環(huán)網(wǎng)接線采用就地方式對故障進(jìn)行隔離，配電變壓器在主供電源故障時可自動切換至備用電源，并恢復(fù)供電，故障停電時間短，處理邏輯簡單。主干電纜故障診斷和愈合的時間不會直接影響用戶停電時間和供電可靠性。因此，該接線模式的可靠性水平對配電自動化的依賴程度較低。新加坡“花瓣式”接線的故障隔離、診斷和愈合是通過線路的差動保護(hù)實現(xiàn)的，也屬于就地控制方式，但其運行維護(hù)的工作量較大，不適合在配電網(wǎng)規(guī)模較大的區(qū)域推廣。

3.3 網(wǎng)架的擴(kuò)展性

法國、新加坡均采用標(biāo)準(zhǔn)化的電纜網(wǎng)接線模式，每一個標(biāo)準(zhǔn)單元的供電能力相對固定(法國接線模型的標(biāo)準(zhǔn)單元是指一個獨立的三環(huán)網(wǎng)。新加坡接線模型的標(biāo)準(zhǔn)單元指一個獨立的“花瓣”)。可根據(jù)遠(yuǎn)景飽和負(fù)荷預(yù)測進(jìn)行電纜網(wǎng)架設(shè)計和高壓變電站布點規(guī)劃，并制定逐年實施方案。同時，每一個標(biāo)準(zhǔn)單元的結(jié)構(gòu)相對獨立，易于擴(kuò)展?？筛鶕?jù)當(dāng)前負(fù)荷情況確定標(biāo)準(zhǔn)單元掛接的配變數(shù)量，并根據(jù)近期負(fù)荷預(yù)測提前進(jìn)行網(wǎng)架的拓展和延伸。而國內(nèi)電纜網(wǎng)架規(guī)劃設(shè)計往往與負(fù)荷發(fā)展脫節(jié)，負(fù)荷發(fā)展過程中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變動較大，負(fù)荷切改頻繁，造成投資浪費，嚴(yán)重影響了供電可靠性水平的提高。因此，國內(nèi)配電網(wǎng)的發(fā)展亟需借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗，統(tǒng)一規(guī)劃思路.采用標(biāo)準(zhǔn)化的接線模式，推行配電網(wǎng)通用設(shè)計，并制定相應(yīng)的運行管理規(guī)范和用戶接入技術(shù)規(guī)范。

4 西江新城中壓電纜網(wǎng)接線模式規(guī)劃分析及實施效果

以西江新城中壓配電網(wǎng)電纜接線模式規(guī)劃為依托，分析中壓配電網(wǎng)電纜接線模式的實施效果。

西江新城位于高明區(qū)東部，東起西江，西至祥福路，北起廣明高速公路，南至舊城區(qū)怡樂路。規(guī)劃區(qū)域面積約為15.48平方千米。規(guī)劃年限：規(guī)劃基準(zhǔn)年為2011年，規(guī)劃水平年為2012～2015年逐年，并對2020年電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行展望。

4.1 現(xiàn)狀中低壓電網(wǎng)存在的問題

截止2011年底，共有6回10kV線路向西江新城供電，其中部分公用線路存在主干線偏長、單輻射接線、線路負(fù)載不平衡等問題，中壓配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，環(huán)網(wǎng)率及可轉(zhuǎn)供率不高，可靠性水平偏低；同時區(qū)域內(nèi)全線電纜化率低且仍存在部分架空線路，影響規(guī)劃區(qū)的整體環(huán)境和景觀。

4.2 規(guī)劃目標(biāo)

西江新城中壓配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)網(wǎng)架按“主干配”模式構(gòu)建?！爸鞲膳洹睆?qiáng)調(diào)根據(jù)一個適當(dāng)范圍內(nèi)的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，先行確定主干網(wǎng)上的適當(dāng)數(shù)量的節(jié)點，搭建主干網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)接入負(fù)荷全部以分支形式由主干網(wǎng)饋出。這樣就能充分保證網(wǎng)絡(luò)接線模式的簡單、清晰，從而提高供電可靠性。為配合城市景觀建設(shè)需要，西江新城現(xiàn)有架空線均將進(jìn)行下地改造，未來西江新城規(guī)劃無架空線路。

4.2.1 過渡接線階段

西江新城過渡接線階段主要是改造配電線路，使架空線路向電纜線路轉(zhuǎn)化，規(guī)劃接線方式為“三供一備”為主（見圖1）。因為三供一備接線方式組網(wǎng)靈活，能從手拉手環(huán)網(wǎng)、三分段三聯(lián)絡(luò)等接線方式基礎(chǔ)上增加備用線路，較為方便、快速地組網(wǎng)；能提高設(shè)備、線路使用率，充分利用變電站10kV出線開關(guān)資源，節(jié)省電纜線路的投資，并具備較高的供電可靠性。

4.2.2 電纜接線階段

經(jīng)過過渡期接線模式的磨合，將會進(jìn)入全面穩(wěn)定期，中壓配電網(wǎng)基本杜絕架空線路，電纜接線模式遵循因地制宜的原則。主要從以下幾個方面考慮：

4.2.2.1 對于新發(fā)展的區(qū)域，且負(fù)荷比較集中的區(qū)域建議采用“N供一備”接線模式，對于供電距離較長分段較多，且負(fù)荷比較分散的區(qū)域建議采用“3-1”環(huán)網(wǎng)接線模式。

4.2.2.2 對于改造現(xiàn)有電網(wǎng)時，應(yīng)遵循便于過渡的原則，向“2-1”單環(huán)網(wǎng)、“3-1”環(huán)網(wǎng)、“N供一備”接線模式過渡。

4.2.2.3 負(fù)荷發(fā)展初期，采用電纜“2-1”單環(huán)網(wǎng)接線模式。

4.2.2.4 負(fù)荷發(fā)展到一定階段（平均每回線路負(fù)載率接近40%時），如有新的報裝負(fù)荷，應(yīng)考慮新建第三回線路構(gòu)筑“2供一備”或“3-1”環(huán)網(wǎng)接線。

4.2.2.5 當(dāng)3回線路平均每回線路負(fù)載率接近55%時，應(yīng)考慮新建第四回線路構(gòu)筑“3供一備”。

4.2.2.6 當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步發(fā)展時，“3供一備”不能滿足N-1供電可靠性要求時，不應(yīng)在“3供一備”基礎(chǔ)上再增加線路，而應(yīng)重新采用電纜“2-1”單環(huán)網(wǎng)接線再次循環(huán)發(fā)展。

4.4 中壓配電網(wǎng)電纜接線模式實施效果分析

結(jié)合規(guī)劃目標(biāo)，對西江新城中壓配電網(wǎng)至規(guī)劃目標(biāo)年的各項規(guī)劃目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行分析得出，中壓配電網(wǎng)的各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)劃目標(biāo)的要求，具體情況見表1。

表1 規(guī)劃實施前后中壓配電網(wǎng)的各項技術(shù)指標(biāo)對比

本次專項規(guī)劃中，采用了合理布局變電站、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接線、改變現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)等多種措施，實現(xiàn)了制定的規(guī)劃目標(biāo)。2020年，西江新城規(guī)劃方案的工程項目全部實施后，西江新城電網(wǎng)在供電能力和供電可靠性方面將有較大提高。

5 結(jié)束語

國內(nèi)中壓電纜網(wǎng)接線模式的理論可靠性與發(fā)達(dá)國家相比存在一定差距，網(wǎng)絡(luò)的故障診斷、隔離和愈合過程較為復(fù)雜，且對配電自動化的依賴程度較高，網(wǎng)架的規(guī)劃和建設(shè)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此，同內(nèi)配電網(wǎng)的發(fā)展必須創(chuàng)新接線模式，轉(zhuǎn)變規(guī)劃思路，規(guī)范建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以提高供電可靠性水平，更好地服務(wù)電力用戶。

[1] 黃小昆.環(huán)形配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃[C].中國國際供電會議，2010

[2] 張運貴.中壓配電網(wǎng)接線方式分析和組網(wǎng)原則[J].湖北電力，2011.

圖1 西江新城中壓電纜線路接線模式圖