城市中壓環(huán)網(wǎng)供電方式的探究

梁艮大

摘 要：隨著城鎮(zhèn)一體化建設(shè)的模式不斷深入推進，用戶對于配電網(wǎng)的供電可靠性要求越來越高，這無疑是對城鎮(zhèn)供電線路的鋪設(shè)以及建設(shè)的一項重大的考驗。上世紀九十年代初，國家有關(guān)部門就對中壓配電網(wǎng)的適用范圍進行了規(guī)定，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，配電系統(tǒng)應(yīng)該以環(huán)式供電為主。文章主要針對廣東省恩平市君堂鎮(zhèn)10kV環(huán)網(wǎng)供電方式的配置、參數(shù)以及接線模式等進行探討，并提出相應(yīng)的建議，以期達到優(yōu)化城鎮(zhèn)中亞環(huán)網(wǎng)供電方式的目的。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)；中壓環(huán)網(wǎng)供電；方式探討

前言

君堂鎮(zhèn)位于廣東省恩平市東部，東鄰開平市百合鎮(zhèn)，南與東成鎮(zhèn)接壤，西接牛江鎮(zhèn)，北與沙湖鎮(zhèn)交界。下轄20個村（居）委會，自然村320條，常住人口4.8萬，現(xiàn)有用電戶25000戶，近年來，供售電量持續(xù)快速增長，2014年達8.9億千瓦時，連續(xù)兩年位居江門地區(qū)75個供電所首位。

君堂鎮(zhèn)是著名的僑鄉(xiāng)之一，華僑及港澳臺同胞分布在35個國家及地區(qū)。地理位置優(yōu)越，是江門地區(qū)重要的交通樞紐，G15沈海高速和G325國道貫穿全境，鎮(zhèn)工業(yè)園建在國道旁，從工業(yè)園到沙湖鎮(zhèn)扁沖出口僅1.5公里，交通十分便利。君堂鎮(zhèn)是由原來江洲鎮(zhèn)與原君堂鎮(zhèn)合并的大鎮(zhèn)，由于歷史原因，不但以錦江河為界形成的一江兩岸兩墟鎮(zhèn)格局一直都改變不了，配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也基本保持原有格局，目前，君堂鎮(zhèn)共有10千伏線路41回，其中專用線路31回，公用線路10回，全部都是單復(fù)射線路。與君堂鎮(zhèn)配電網(wǎng)有直接關(guān)系的變電站有3座，分別是110kV君堂站、220kV圣堂站和110kV馬坦站，三座變電站呈三角形排列，站點之間直線距離不超過8公里，三站之間并未建有10kV聯(lián)絡(luò)線路，環(huán)網(wǎng)率為0%，供電可靠性比較差。單輻射型線路不利于線路故障或檢修情況下負荷的轉(zhuǎn)帶。針對這些問題，在“一鎮(zhèn)一冊”規(guī)劃中提出線路電源點的建設(shè)及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整方案，通過3-5年農(nóng)村電網(wǎng)改造有規(guī)劃地進行改造，不斷優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高線路環(huán)網(wǎng)率和供電可靠性。

1 環(huán)網(wǎng)接線配置的選擇

結(jié)線方式分為單母線不分段接線、單母線兩分段帶分段開關(guān)結(jié)線以及單母線兩分段不帶分段開關(guān)結(jié)線，提供保護功能的設(shè)備有斷路器和負荷開關(guān)以及熔斷器。

其中，第一類開閉所由斷路器配置二次保護，一般綜合單價為8萬到10萬元/單元，主要構(gòu)成包括：真空斷路器柜、電動操作機構(gòu)、保護測控裝置以及電源等。開關(guān)柜單元各尺寸最大值分別為：長0.98米，寬0.625米，高1.85米，配置范圍為8單元到12單元，采用的故障電流分段方法為“過流、速斷”，針對已有光纖通信網(wǎng)的城市中10kV高壓配電系統(tǒng)來說，采用這種組合構(gòu)成的開閉所需要配置高級保護（縱差動等）從而提高靈敏度以及縮短設(shè)備故障時所承受的熱、動穩(wěn)定電流時間。

第二類開閉所由負荷開關(guān)（配置熔斷器）保護，主要構(gòu)成為空氣絕緣負荷開關(guān)柜以及SF6充氣絕緣柜，SF6充氣絕緣柜的各尺寸最大值分別為長0.86米，寬0.375米，高1.6米，配置范圍為5單元到6單元之間，單價高于空氣絕緣負荷開關(guān)柜，但低于上述第一類開閉鎖，這類開閉所無二次保護裝置，通過熔斷器或上一級變電站出線斷路器進行故障的切除，實際的電纜線的開閉所設(shè)備推薦使用這種組合。

第一類開閉所設(shè)備與第二類開閉所設(shè)備相比，第一類開閉所運行中斷路器在絕大多數(shù)時候只起到了負荷開關(guān)的作用，出現(xiàn)線路故障時，第一類的保護裝置不容易和上一級的變電站相協(xié)作，會導(dǎo)致出現(xiàn)越級跳閘的現(xiàn)象，針對這種不便的現(xiàn)象，采用第二類小型開閉所，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，性價比高。

此外，絕大多數(shù)環(huán)網(wǎng)要求接線開關(guān)帶負荷分線路以及負荷線路，所以一般聯(lián)絡(luò)開關(guān)選擇為負荷開關(guān)。

2 環(huán)網(wǎng)接線方式與開閉所的組合

2.1 “N供1備”單環(huán)網(wǎng)接線開閉所的配置

2.1.1 電網(wǎng)“2減1”單環(huán)網(wǎng)接線模式

電網(wǎng)“2減1”環(huán)網(wǎng)接線模式又稱“手拉手”接線模式，如圖1所示，這種接線模式使用于供電區(qū)域的負荷密度較低，例如城市郊區(qū)等地方，這種接線模式的電纜線路利用率較低，所配置的開閉所數(shù)目較少，且容量較小，同時，這種環(huán)網(wǎng)接線模式的進出線單元也較少，當(dāng)負荷密度上升時，能夠衍生改組成為“雙電源雙輻射”或者“N供1備”接線方式，達到節(jié)省或者延緩新建聯(lián)絡(luò)開閉所的效果。

2.1.2 “2供1備”單環(huán)網(wǎng)接線模式

在負荷密度達到“2減1”環(huán)網(wǎng)接線模式無法接入時，可以采用的改進方案為，優(yōu)先采用衍生形成的“2供1備”接線方式，此外，也可以通過把“2減1”接線在聯(lián)絡(luò)點處分開接入兩個電源，使原先的“2減1”形成兩個“2減1”接線，這樣的優(yōu)勢在于，相較于重新建立一環(huán)“2減1”回路來說，節(jié)省了出線間隔以及環(huán)網(wǎng)線路，提高了線路負載率，其次，當(dāng)負荷密度進一步上升的時候，能夠衍生改組形成“3供1備”環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式，縮短了改組環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)時的停電時間，節(jié)省了投資、同時為衍生網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.1.3 “3供1備”單環(huán)網(wǎng)接線模式

同上，在負荷密度繼續(xù)增大時，“2供1備”接線方式的饋線負載率（67%）無法滿足需求時，需要進行衍生形成“3供1備”或者“4供1備”接線（75%到80%）。

對于“N供1備”接線方式來說，N的大小將隨著供電區(qū)域的負荷密度上升而上升，“N供1備”的母線可以出自同一座變電站的兩段不同母線，將開閉所或者開關(guān)點設(shè)置在線路負荷相對均分的地方。

對于“N供1備”接線中的“1備”專用電纜線路，應(yīng)設(shè)置開閉專用“1備”聯(lián)絡(luò)點，當(dāng)線路運行正常的情況下，盡可能地減小“1備”所帶的負荷，可以通過使用聯(lián)絡(luò)單元轉(zhuǎn)帶部分主供線路上的負荷以降低線路損耗以及運行的最高負荷，提高電纜的使用壽命，但是會帶來檢修以及故障處理工作的麻煩。

在環(huán)網(wǎng)接線的電源點位置恰當(dāng)，供電區(qū)域形成大于“3供1備”單環(huán)網(wǎng)接線方式時，基于這種趨于成熟的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，需要根據(jù)供電區(qū)域環(huán)網(wǎng)線路的發(fā)展規(guī)劃來進行開閉所的配置。

2.2 “3分段2聯(lián)絡(luò)”環(huán)網(wǎng)接線模式開閉所的配置

對于供電區(qū)域的負荷密度已經(jīng)達到相對飽和狀態(tài)并對于供電可靠性有較高要求時，把“N供1備”接線衍生改組形成能夠互為備用的“多分段多聯(lián)絡(luò)”單環(huán)網(wǎng)接線式，圖2為“3分段2聯(lián)絡(luò)”的接線模式圖，正常情況線路的負載率能夠達到67%，這時候的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)大致成熟，載流量基本為最大值，如果仍然需要增加負荷，就要進行環(huán)網(wǎng)的新建。

2.3 雙電源雙環(huán)網(wǎng)接線

對于必須保證不間斷供電以及重要負荷密集的供電區(qū)域所使用的環(huán)網(wǎng)供電方式為雙電源雙環(huán)網(wǎng)供電方式，雙電源雙環(huán)網(wǎng)接線可靠性很高。

當(dāng)單環(huán)網(wǎng)衍生形成雙電源雙環(huán)網(wǎng)接線的時候，可利用兩個小型5單元到6單元開閉所進行改組，雖然會造成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不清晰，但是能夠減少新建環(huán)網(wǎng)大型開閉所的投資，減輕電纜敷設(shè)工作的負擔(dān)。

綜上所述，“手拉手”的接線模式是“N供1備”和“雙電源雙環(huán)網(wǎng)”以及“多分段多聯(lián)絡(luò)網(wǎng)格式”環(huán)網(wǎng)接線的基礎(chǔ)，在供電區(qū)域的負荷密度不斷上升的時候，應(yīng)該針對配電環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的開閉所的配置，在設(shè)計的時候也應(yīng)該重視備用線路的預(yù)留，在“手拉手”接線模式上進行基礎(chǔ)接線模式的衍生改良，相對于重新建立一環(huán)新的環(huán)網(wǎng)路線來說，節(jié)省了投資，也減輕了工作人員的負擔(dān)。

3 君堂鎮(zhèn)配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)規(guī)劃方案

（1）針對君堂變電站現(xiàn)已無10kV線路出線剩余間隔問題，建議核實君泥線、君江線、陶瓷線、新城二線四回已處于冷備用的用戶用電情況，如長期無用電計劃將其出線間隔改為備用，提高出線間隔利用率。

（2）優(yōu)先審批220kV圣堂站10kV江水線延伸接通江洲線墟鎮(zhèn)支線并與110kV君堂站波頓線聯(lián)絡(luò)方案（新建線路550米），實現(xiàn)“手拉手”的接線模式。一可以提高江洲墟鎮(zhèn)、君堂墟鎮(zhèn)一江兩岸大型商住區(qū)域供電可靠性，二可以利用江洲線分擔(dān)解決福堂線（現(xiàn)裝見容量11500kVA）業(yè)擴受限問題，實現(xiàn)君堂鎮(zhèn)農(nóng)網(wǎng)可轉(zhuǎn)供電率20%。

（3）改造110kV君堂站堡城線西園支線300米線路并使之與沙湖鎮(zhèn)110kV馬坦站米園線連接，可轉(zhuǎn)供電率達到30%。

（4）新建線路230米，使220kV圣堂站10kV高平線通過琴時山支線與110kV沙湖站10kV牛江線聯(lián)絡(luò)，可轉(zhuǎn)供電率達到40%，在高平線牛欄支線與江洲線墟鎮(zhèn)支線之間新建線路100米聯(lián)通，使兩墟鎮(zhèn)達到兩供一備水平。

（5）調(diào)整110kV君堂站兩回冷備用線路，讓10kV新城線成為110kV君堂站110kV馬坦站站間聯(lián)絡(luò)線并同時與黎塘線聯(lián)絡(luò)，可轉(zhuǎn)供電率提高到50%。

（6）改造110kV君堂站10kV誠泥線并與220kV圣堂站10kV福塘線聯(lián)絡(luò)，可轉(zhuǎn)供電率提高到60%。

（7）由于君堂線與波頓線同桿架設(shè)，在#36加裝聯(lián)絡(luò)開關(guān)使之聯(lián)絡(luò)，可轉(zhuǎn)供電率就達到70%。

（8）從110kV君堂站沿10kV鰲站乙線（雙回設(shè)計單回架設(shè)）新出一條10kV均安支線，解決清湖線U形迂回供電模式，降低清湖線因用戶數(shù)多（6870戶）容易發(fā)生四級事件機率并與110kV平富崗站通過10kV東成線與10kV清湖線、10kV新塘線聯(lián)絡(luò)，可轉(zhuǎn)供電率就達到100%。

對于城鎮(zhèn)中壓環(huán)網(wǎng)供方式，要求環(huán)網(wǎng)內(nèi)的開閉所配置的進出線單元應(yīng)該控制在6單之內(nèi)為佳，對于開閉所的容量也進行了限制，當(dāng)供電區(qū)域的負荷密度上升時僅僅需要對母線進行改造，這樣的改造方式顯著地降低了鋪設(shè)線路的實施難度，節(jié)省了環(huán)網(wǎng)線路以及線路鋪設(shè)的成本，同時奠定了供電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)健康發(fā)展的良好基礎(chǔ)。

參考文獻

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