城市配網(wǎng)出線間隔不夠的研究

胡紅線 楊輝

（新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

隨著新鄉(xiāng)城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及城區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)電力的需求越來越多。雖然城區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷不斷增加，但是由于城區(qū)電網(wǎng)建設(shè)用地緊張，再加上人們對(duì)電力基礎(chǔ)建設(shè)的誤解，造成電源點(diǎn)建設(shè)比較滯后，不能滿足用戶的供電需求。為了更好的保障電力的供應(yīng)，在現(xiàn)有變電站的基礎(chǔ)上應(yīng)該積極的對(duì)變電站出線間隔進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，經(jīng)濟(jì)合理地確定配網(wǎng)的接線模式，以達(dá)到節(jié)省出線間隔、提高供電能力、提高供電可靠性的目的；或者新建變電站時(shí)，引入 20kV電壓等級(jí)供電，以進(jìn)一步提高供電能力，達(dá)到節(jié)約用地的目的。

1 目前新鄉(xiāng)城區(qū)配網(wǎng)存在的問題

近年來，新鄉(xiāng)市城區(qū)電力負(fù)荷增長(zhǎng)很快，新鄉(xiāng)供電公司充分挖掘潛力，均衡線路和各變電站負(fù)載，利用現(xiàn)有電源點(diǎn)間隔儲(chǔ)備和線路走廊建設(shè)新線路，進(jìn)一步優(yōu)化了城區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但仍不能滿足電力負(fù)荷需求供電可靠性的需求，仍有部分區(qū)域由于沒有剩余的出線間隔可以利用，嚴(yán)重影響用戶的供電可靠性和城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

城區(qū)配網(wǎng)落后于城市發(fā)展除了與電源點(diǎn)本身的建設(shè)情況有關(guān)外，還和設(shè)計(jì)時(shí)的接線模式與10kV出線間隔的規(guī)劃密切相關(guān)，由于初期考慮負(fù)荷較小，因此設(shè)計(jì)出線間隔也較少，隨著城區(qū)負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)，現(xiàn)有的出線間隔遠(yuǎn)不能達(dá)到要求，由于新的出線無法接出，只能通過不盡合理的電源點(diǎn)供電，嚴(yán)重影響著居民生活和工業(yè)生產(chǎn)用電。

目前新鄉(xiāng)城區(qū)配網(wǎng)用戶數(shù)量及用電負(fù)荷增長(zhǎng)過快，由于市區(qū)用戶對(duì)供電可靠性要求高，專線用戶較多，對(duì)出線間隔的需求自然也就越多，但是由于專線一般負(fù)荷較輕，而公用線路多為重載線路，造成10kV線路所帶負(fù)荷不均，在負(fù)荷高峰期，各條線路負(fù)荷均比較大，如果受出線間隔所限，沒有聯(lián)絡(luò)線，將會(huì)給重要用戶的供電帶來壓力；由于變電站有限，有的開閉所兩路電源進(jìn)線來自于同一個(gè)變電站，上級(jí)變電站故障時(shí)，雙路進(jìn)線均失去電源。

目前新鄉(xiāng)城區(qū)主網(wǎng)出線間隔如表1所示。

從表1可以看出，西郊變、段村變、平東變等10kV出線間隔已經(jīng)完全利用，沒有剩余的間隔可以利用；其他幾個(gè)變電站剩余的間隔也很少，只剩下一個(gè)到兩個(gè)出線間隔可以利用，剩余間隔最多的濱河變也僅僅才4個(gè)間隔。

變電站出線間隔不夠時(shí)，可以采用開閉所供電，開閉所雖然是110kV變電站10kV母線的延伸，具有轉(zhuǎn)供負(fù)荷的功能，能夠有效地解決110kV變電站出線間隔不足和出線線路過長(zhǎng)的問題，在區(qū)域配電網(wǎng)中起到電源支撐分配的作用。目前在新鄉(xiāng)城區(qū)配網(wǎng)中各個(gè)開閉所的主接線基本上全部為單母線接線，但是據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有的開閉所間隔的利用率基本上達(dá)到了95%，隨著負(fù)荷的不斷增加和對(duì)供電可靠性要求的提高，開閉所出線間隔遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠滿足未來負(fù)荷發(fā)展的需要。

表1 市中心區(qū)110kV及以上變電站統(tǒng)計(jì)（2011年）

根據(jù)新鄉(xiāng)城區(qū)配網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)可知，未來幾年城區(qū)負(fù)荷增長(zhǎng)還會(huì)很大，受變電站布點(diǎn)不足的限制，近幾年10kV饋線的出線間隔還將存在較大的缺口，給未來新的出線設(shè)置和變壓器增容帶來了障礙，嚴(yán)重妨礙了城區(qū)配電的發(fā)展，因此應(yīng)在及時(shí)增加新的電源點(diǎn)的基礎(chǔ)上，做好出線間隔的規(guī)劃，滿足城區(qū)負(fù)荷日益發(fā)展的需求。

2 出線間隔不夠常用的解決方法

在出線間隔不夠的情況下，除了采用開關(guān)站之外，還可以采用環(huán)網(wǎng)柜和電纜分支箱，下面從可靠性、經(jīng)濟(jì)性、操作性以及存在的不足之處對(duì)環(huán)網(wǎng)柜和電纜分支箱進(jìn)行分析。

2.1 環(huán)網(wǎng)柜接線

1）經(jīng)濟(jì)性。環(huán)網(wǎng)柜占地少，可置于建筑物旁或公路邊，不占用戶的建筑面積，對(duì)于寸土寸金的城區(qū)來說，能節(jié)約很大費(fèi)用；環(huán)網(wǎng)柜還可作為公用開關(guān)站，擴(kuò)展供電范圍，避免后期投資。

2）可靠性。環(huán)網(wǎng)柜可以雙回路或多回路供電，可靠性較高，能夠滿足特殊地區(qū)的多電源用電需求。

3）操作性。環(huán)網(wǎng)柜可以置于建筑物旁或公路邊，用戶負(fù)荷隨時(shí)接入環(huán)網(wǎng)柜，操作以及維護(hù)不必進(jìn)入建筑內(nèi)，十分方便，可以手動(dòng)操作，也可以電動(dòng)操作，十分安全可靠。

4）不足之處。如果外接環(huán)網(wǎng)柜，將會(huì)造成一個(gè)出線斷路器控制兩個(gè)環(huán)網(wǎng)柜支路，斷路器保護(hù)的上下級(jí)保護(hù)配合非常困難，這是因?yàn)槌鼍€斷路器的保護(hù)設(shè)置一般為：速斷0s，過流0.5s，若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，即使整定為0s速斷，由于斷路器有一個(gè)固有的動(dòng)作時(shí)間，容易造成上級(jí)斷路器越級(jí)跳閘。

2.2 電纜分支箱接線

1）經(jīng)濟(jì)性。電纜分支箱可以將主干電纜分成若干小截面電纜，由小截面電纜接入負(fù)荷中心，減少了供電半徑，節(jié)省了大量電纜；電纜分支箱占地少，可置于建筑物旁或馬路邊，光土地費(fèi)用就能節(jié)省很多資金；電纜分支箱還具有防腐蝕、免維護(hù)等優(yōu)良性能，減少了維修費(fèi)用。

2）可靠性。電纜分支箱不具有雙回路或多回路的供電能力，供電可靠性差，如果出線間隔斷路器跳閘，將會(huì)造成斷電；但是在某些場(chǎng)合下，可以代替環(huán)網(wǎng)柜，提高供電的可靠性。

3）操作性。電纜分支箱體積小，可以置于建筑物旁或干脆置于馬路邊，發(fā)生事故不必進(jìn)入建筑內(nèi)，操作安全、方便、可靠，目前先進(jìn)的電纜分支箱具有免維護(hù)特性，節(jié)省了大量操作。

4）不足之處。電纜分支箱不能直接對(duì)每個(gè)回路進(jìn)行操作，容易引起出線間隔斷路器跳閘，使電纜分支箱斷電。

從上面分析可知，在出線間隔不夠的情況下，采用環(huán)網(wǎng)柜或者接電纜分支箱，都可以滿足基本的供電需求，但是應(yīng)該結(jié)合具體條件決定是外接環(huán)網(wǎng)柜還是電纜分支箱。在供電可靠性要求不高的地方，外接電纜分支箱比環(huán)網(wǎng)柜經(jīng)濟(jì)，這是因?yàn)殡娎|分支箱可以由一路電纜分成幾路分支供電，比環(huán)網(wǎng)柜節(jié)省電纜，占地也更少；如果對(duì)供電可靠性要求比較高，應(yīng)該使用環(huán)網(wǎng)柜，它可以在失去一路電源的情況下，還有一路電源供電，并且環(huán)網(wǎng)柜還可以實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，進(jìn)一步提高供電可靠性。但是在某些特殊條件下，比如浸于水中時(shí)，此時(shí)環(huán)網(wǎng)柜受到限制，可以使用電纜分支箱代替環(huán)網(wǎng)柜，不但能夠節(jié)約投資費(fèi)用，而且還能夠提高供電可靠性。

3 改進(jìn)出線間隔的方法

關(guān)于出線間隔不夠的問題，除了采用傳統(tǒng)的外接環(huán)網(wǎng)柜或者電纜分支箱之外，筆者認(rèn)為可以采取以下方法，更好的改進(jìn)出線間隔不夠的情況，

3.1 直接合并間隔

針對(duì)出線間隔不夠的情況，通常情況下，可通過對(duì)一部分出線進(jìn)行改造，比如由于企業(yè)關(guān)停導(dǎo)致空置的線路，還有占用出線間隔但是負(fù)載率偏低的線路等，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以進(jìn)行合并間隔處理，從而提高間隔利用率。目前新鄉(xiāng)城區(qū)10kV出線間隔共有13條線路容量小于4000kVA，共占用了三個(gè)變電站的13個(gè)間隔，應(yīng)該對(duì)小于4000kVA的出線間隔進(jìn)行合并處理，減少不必要的間隔利用。

3.2 合理進(jìn)行開閉所規(guī)劃

隨著近年來城市電網(wǎng)用電負(fù)荷猛增，基本上已經(jīng)無剩余的出線間隔可用，當(dāng)線路走廊受到限制無擴(kuò)建余地時(shí)，宜建設(shè)開閉所，它能夠有效地解決變電站出線間隔不足和線路過長(zhǎng)的問題，而且能很好的解決用戶負(fù)荷發(fā)展不均勻和用戶類型多樣的問題。

科學(xué)地進(jìn)行開閉所規(guī)劃，可以減少相同路徑的線路數(shù)量，可以提高上級(jí)變電站出線間隔的利用率，增強(qiáng)各變電站之間的聯(lián)絡(luò)，并保證配電網(wǎng)的供電可靠性。在開閉所建設(shè)初期應(yīng)著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)，以有利于以后的規(guī)劃發(fā)展，將負(fù)荷集中到開閉所供電，這樣可以增加電網(wǎng)框架的靈活性和負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力。在開閉所的設(shè)置上，把容量小于1250kVA的用戶接入環(huán)網(wǎng)柜，把容量小于3200kVA大于1250kVA的用戶接入開閉所，當(dāng)容量增加到3200kVA以上6300kVA以下時(shí)，由變電站專用線供電。

雖然開閉所有很多優(yōu)點(diǎn)，但是開閉所投資較大，當(dāng)變電站初期電源點(diǎn)少時(shí)，開閉所設(shè)置存在著經(jīng)濟(jì)性和可靠性的矛盾，再加上土地資源比較稀缺，開閉所的建設(shè)可能無法落實(shí)。在遇到開閉所站點(diǎn)無法落實(shí)的情況下，應(yīng)該與土地開發(fā)商簽訂開閉所建設(shè)協(xié)議，預(yù)留土地用于建設(shè)開閉所，或者讓開發(fā)商建設(shè)開閉所土建部分，供電公司負(fù)責(zé)電氣施工，可以避免建成后電源用地的難題。同時(shí)也應(yīng)該與政府積極合作，協(xié)商以后開閉所建設(shè)凡涉及到開挖便道和綠化時(shí)，政府免收政策性的開挖補(bǔ)償費(fèi)用，由供電部門辦理相關(guān)手續(xù)后，自行開挖、自行恢復(fù)。

3.3 合理進(jìn)行環(huán)網(wǎng)規(guī)劃

當(dāng)布置開閉所有困難時(shí)，引入環(huán)網(wǎng)柜便于緩解出線間隔緊張問題。對(duì)環(huán)網(wǎng)接線來說，每一個(gè)主環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)不宜超過8個(gè)，一般以6～8個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的變壓器安裝容量不應(yīng)小于2000kVA，以便節(jié)約出線間隔。在單臺(tái)小變壓用戶較多的供電區(qū)域，可以設(shè)置公用環(huán)網(wǎng)開關(guān)箱作為環(huán)網(wǎng)回路的主節(jié)點(diǎn)，然后由主環(huán)網(wǎng)開關(guān)引出的回路裝設(shè)電纜分支箱向小用戶供電。

常用的環(huán)網(wǎng)接線對(duì)出線間隔消耗非常大，使得電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性難以保障，這時(shí)可以采用4×6網(wǎng)絡(luò)接線。4×6網(wǎng)絡(luò)接線是由 4個(gè)電源點(diǎn)和 6條手拉手線路組成，任何兩個(gè)電源點(diǎn)之間都有聯(lián)絡(luò)線，當(dāng)其中任意一個(gè)元件或兩個(gè)元件發(fā)生故障時(shí)，仍能保證正常供電，4×6網(wǎng)絡(luò)接線在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性和聯(lián)絡(luò)上的完備性,相比其他環(huán)網(wǎng)接線模式，4×6網(wǎng)絡(luò)接線能節(jié)省很大的間隔，在提高供電可靠性、降低網(wǎng)損、節(jié)省投資等方面具有明顯的優(yōu)越性，特別適合于高負(fù)荷密度供電區(qū)域。為了表示4×6網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性，本文從設(shè)備利用率、可靠性和電能質(zhì)量等方面對(duì)常見的各種接線進(jìn)行了對(duì)比分析，分析結(jié)果如表2所示。

表2 各個(gè)環(huán)網(wǎng)接線的比較

從表 2可以看出，4×6網(wǎng)絡(luò)接線的設(shè)備利用率和可靠性都比較高。

在做環(huán)網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，要有超前的眼光，要考慮未來的負(fù)荷需求及環(huán)網(wǎng)的靈活性，如果根據(jù)負(fù)載率來配置，那么當(dāng)某個(gè)片區(qū)負(fù)載率較低時(shí)可以采用雙電源環(huán)網(wǎng)；當(dāng)負(fù)載率超過50%時(shí)，同時(shí)低于67%時(shí)，可以采用三電源環(huán)網(wǎng)；當(dāng)負(fù)載率超過67%時(shí)，同時(shí)低于75%時(shí)，可以采用4×6環(huán)網(wǎng)；當(dāng)負(fù)載率超過75%時(shí)，可以考慮雙環(huán)網(wǎng)供電。

3.4 采用20kV配電

隨著電網(wǎng)建設(shè)與土地資源利用的矛盾日益突出，站點(diǎn)和線路走廊用地獲取越來越困難。如果用10kV供電，顯現(xiàn)出容量小、損耗大、供電半徑短、占用出線間隔多等劣勢(shì)，現(xiàn)有的變電站10kV出線間隔無法滿足要求。

為解決城市中心高負(fù)荷密度地區(qū)供電能力不足和出線間隔不夠的問題，可以在新建變電站時(shí)，積極謀取更高的電壓等級(jí)供電，比如采用20kV供電。20kV供電能力和供電范圍都比10kV大，當(dāng)采用相同導(dǎo)線輸送相同功率時(shí)，20kV供電與10kV供電相比，可以節(jié)省出線間隔，還可以降低損耗75%。雖然20kV設(shè)備比10kV設(shè)備貴，但按容量考慮，除變壓器外，其他設(shè)備每千伏安的價(jià)格都較10kV的少?？梢姂?yīng)用20kV供電節(jié)約投資，節(jié)約土地資源，有利于電網(wǎng)的節(jié)能降耗，因此在城市新開發(fā)工業(yè)園區(qū)時(shí)，為了節(jié)約出線間隔，可以采用 20kV電壓等級(jí)供電，不但可以提高供電能力，而且可以減少線路走廊。

4 結(jié)論

為了解決新鄉(xiāng)城區(qū)配網(wǎng)出線間隔不夠的問題，本文提出了幾種改進(jìn)出線間隔的方法。截止到目前，新鄉(xiāng)供電公司通過不懈努力，通過與土地開發(fā)商簽訂開閉所建設(shè)協(xié)議，在某種程度上緩解了新鄉(xiāng)城區(qū)配網(wǎng)出線間隔不夠的問題，但是在新鄉(xiāng)城區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展的新形勢(shì)下，出線間隔如何改進(jìn)是需要不斷探索的問題，亟待以更新的視角進(jìn)行配網(wǎng)的建設(shè)及改造。

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