城市電網(wǎng)規(guī)劃中10kV配電網(wǎng)接線模式研究

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司 何浩民

1 引言

近年來，我國整體經(jīng)濟(jì)保持較快增長，而在經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中對于能源的需求也在不斷提高，因此城市10kV 配電網(wǎng)在建設(shè)過程中會出現(xiàn)一系列的問題，從而嚴(yán)重影響城市的發(fā)展進(jìn)程，對于筆者對這種情況進(jìn)行全面分析，其主要原因是電力系統(tǒng)在施工過程中出現(xiàn)只對對發(fā)電十分重視，卻忽略供電的問題，結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障。為克服當(dāng)前供電規(guī)劃方面存在的困難，在供電政策方面必須做出相應(yīng)的調(diào)整和變化，并對配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究，以克服當(dāng)前面臨的困難。

2 中壓配電網(wǎng)架空線接線模式

10kV 中壓配電網(wǎng)主要由上級供電設(shè)備、開關(guān)站以及下供電所和架空式線路組成，其本身的主要作用就是通過對供電安全作出各種分配，這樣促進(jìn)了其自身在安全性和經(jīng)濟(jì)性上的調(diào)整，以便于更合理地作出分配。一般情況下，城市的輸配電網(wǎng)絡(luò)都是由架空式和電纜連接器形式所混合組成，在研究某個(gè)地方政府規(guī)定的供電區(qū)覆蓋范圍內(nèi)10kV 配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化時(shí)，也可以選擇架空線路的形式進(jìn)行研究，但是在具體的實(shí)踐中需要充分考慮到網(wǎng)架構(gòu)造變化的趨勢狀況[1]。所以，在分析接線模式時(shí)需要做好綜合性的思考工作。

2.1 架空接線模式介紹

中低壓配電網(wǎng)架空層接地模式，主要以電源輻射接地，在不同母線上出現(xiàn)的形式進(jìn)行循環(huán)，由此產(chǎn)生了不同的三回饋線環(huán)型接地，具體方式可參照圖1至圖4。

圖1 單電源輻射接線

圖4 三分段三聯(lián)絡(luò)接線

2.2 架空接線模式分析

圖2 不同母線出線的環(huán)式接線

圖3 不同母線三回饋線的環(huán)式接線

中低壓架空接地建設(shè)簡單，并且在投入上相對較低。其中，單電源輻射接地模式較為簡單，通?？梢杂米鞒鞘蟹侵攸c(diǎn)負(fù)荷地區(qū)或者剛建立的經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)。該接線模式相對比較簡單，而且供電線路和高壓開關(guān)之間所需要的數(shù)量相對較小，在設(shè)備投資上也較為理想，因此可以更好地進(jìn)行設(shè)備改造，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。不過其本身的弊端也較為突出，故障影響范圍較大[2]。

不同母線（變電站）之間出現(xiàn)的環(huán)式接地方式，在兩端線路末端進(jìn)行設(shè)有相互聯(lián)系的開關(guān)，同時(shí)將其線路負(fù)荷設(shè)定在50%。該接線模式可以使用在負(fù)載密度較大的地方，同時(shí)對供電有良好的安全性，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是安全性遠(yuǎn)比上述的單電源輻射效果理想，同時(shí)由于接線方式比較清晰，在整體的操作上也更加靈活。當(dāng)線路故障以及出現(xiàn)供電故障時(shí)，可以在線路符合規(guī)定的狀況下，通過倒閘的操作進(jìn)行恢復(fù)供電，但是由于考慮到線路的備用容量，其自身的投資將會更高。

在具體的地區(qū)進(jìn)行網(wǎng)架規(guī)劃時(shí)，必須充分考慮到實(shí)際電網(wǎng)的總體變化趨勢，并且必須按照相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定加以調(diào)整，需要時(shí)也可以結(jié)合實(shí)際要求作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而形成了不同母線的三供電回路末端設(shè)計(jì)。在這樣的狀況下，其自身的線路總負(fù)荷量通常低于50%，同時(shí)可靠性也比較理想。

在具體的工程施工過程中可以采用主干線再加上分段開關(guān)形成不同的線路，同時(shí)每個(gè)相應(yīng)的聯(lián)系點(diǎn)與其他線路相連，如果任何一條發(fā)生故障時(shí)，其本身并不會受到影響，同時(shí)也不會影響發(fā)電，在這樣的狀況下可以使每個(gè)線路的故障區(qū)域都減少，以提高整機(jī)的電源安全性。該模式可以有效提升整體的使用效果，但是目前這些方法在具體的使用實(shí)踐中仍存在一些問題。

在實(shí)際施工過程中，如果導(dǎo)線數(shù)量比較少或者是集中在線路兩頭，技術(shù)人員則必須將其線路進(jìn)行分段連接，同時(shí)在導(dǎo)線使用率不足65%的前提下，如果導(dǎo)線數(shù)量相對較多，也可將其分成多區(qū)段，但過多的分段線路會降低供電的總體安全性。通常情形下多以三段的形式更為理想[3]。

我國架空線路應(yīng)用相對比較廣泛，一般城市和鄉(xiāng)村都會采用這種模式，但是也有部分特定區(qū)域例外。在具體施工過程中，如果是城市發(fā)展的初期階段或者經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)，就必須充分考慮到城市用電的具體情況，因?yàn)橐话愠鞘杏秒娝仨毘休d的負(fù)載多是比較分散的，所以具體可以選擇用單電符合接線模式，這樣就可以更好的負(fù)載滿足，但是線路的分段開關(guān)也一般都可以根據(jù)網(wǎng)架構(gòu)造而形成。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，一些大中城市的用電負(fù)荷都在不斷地增加，導(dǎo)致了城市的變電所工程日益增多。在工程建設(shè)的中期階段，可以考慮將新線路和原有線路組成環(huán)形式的接線，可有效改變線路狀況，進(jìn)而形成三分段三連接的界限結(jié)構(gòu)，以增加線路負(fù)荷量，并更好的適應(yīng)城市當(dāng)前的用電要求，現(xiàn)如今在我國部分沿海大中城市多會采取此類方法。

3 中壓配電網(wǎng)電纜線接線模式

3.1 電纜接線模式

中壓配電網(wǎng)電纜接線模式主要有單電源輻射接線、雙電源雙輻射接線等，具體可以參考圖5至圖9。

圖5 單電源輻射接線

圖6 雙單元輻射接線

圖7 雙電源出現(xiàn)連接開閉站接線

圖8 雙“II”接線

圖9 互為備用的主備接線模式

3.2 電纜接線模式分析

相較于普通架空線接線方案而言，采用單元輻射接線電纜的方案往往能夠創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，不過因?yàn)殡娎|本身故障比較頻發(fā)并且很容易產(chǎn)生永久性故障，而且故障影響的持續(xù)時(shí)間相對較長，極易引發(fā)線路運(yùn)行的問題隱患，因此導(dǎo)致該方式在實(shí)際的城市架空線工程中并不能完全使用這一技術(shù)方案，而是只在以普通架空線方式的城市中使用這種電纜來供電。

為保障整體線路的穩(wěn)定運(yùn)行，需要雙電源雙輻射接地模塊之中的二回路之間進(jìn)行互相備份。通過該雙接地的方式，可以使用戶同時(shí)獲取兩種方向的電源方案，進(jìn)而全面滿足不同情境、不同模式下的使用需求。盡管電源模式也具備了良好的穩(wěn)定性，但是對于線路負(fù)荷率自身來說也只有約50%。通常情況下，城市供電多以電纜供電方案為主，但受制于城市用電需求、地形地貌等情況的影響，需要針對不同城市的實(shí)際問題采取多種技術(shù)相互融合的供電方案。以我國西部區(qū)域?yàn)槔阈枰攸c(diǎn)使用雙電源雙輻射接地方案，以獲取更理想的供電效果。但是，這種運(yùn)行模式存在一定弊端，正由于其電纜一般都是取自于同一個(gè)變電站，在變電站出現(xiàn)問題的情況下，則很難實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、安全的轉(zhuǎn)移。

雙電源可以出現(xiàn)在連接的開閉站接線，由開閉站二回進(jìn)行互相使用，其本身的出現(xiàn)也可針對使用者的實(shí)際需要而進(jìn)行調(diào)節(jié)。該項(xiàng)接線的設(shè)備主要使用在與一些負(fù)荷中心相距比較遠(yuǎn)的地方，在具體的施工過程中必須滿足相應(yīng)的技術(shù)要求，才可以良好的適應(yīng)城市用電要求。

雙“II”型接地模式又被稱為雙環(huán)網(wǎng)，由于其自身的每回線負(fù)荷數(shù)都為50%，所以即使在一側(cè)的變電站全停以后，采用倒閘方式就能夠使其本身保持正常用電，而且有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，因而也能夠應(yīng)用在大量自動開閉站用電的地方，在我國部分區(qū)域經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)地區(qū)和中心城市區(qū)域，該模式的供電方法運(yùn)用得較多。在近年來的發(fā)展中，在負(fù)載較小的情況下，雙環(huán)網(wǎng)還可以串接多個(gè)開閉站，而隨著負(fù)荷的日漸增加，以及變電站的規(guī)模逐步擴(kuò)大，可以逐步地把雙環(huán)網(wǎng)加以改變，進(jìn)而完成了對接線模式的轉(zhuǎn)變[4]。

互為設(shè)備的接線系統(tǒng)中，各地回饋線都與接線之間的末端建立了相應(yīng)的接線位置。在一般的設(shè)計(jì)條件下，每回線的最大負(fù)荷效率約為67%，但該模式的電纜線路的分段模式和聯(lián)絡(luò)接線模式卻比較獨(dú)特，和普通架空線路的分段模式也比較接近。所以，該種形式相對更加適合架空線路逐步發(fā)展的電纜網(wǎng)狀況。

城市規(guī)劃中心或城市地區(qū)的中部核心城市通常都以電纜供電，而針對這些符合人口密度較大的城市地區(qū)，其本身的電力安全性要求也較高，在具體的工程施工過程中必須采取相應(yīng)的方法進(jìn)行供電，在初期施工時(shí)，需要采用雙電源雙輻射技術(shù)方案亦或是雙電源同步施工方案，以此保障施工的穩(wěn)定性。隨著社會用電需求量的激增，變電站的數(shù)量規(guī)模亦會持續(xù)擴(kuò)大，因此便需要相關(guān)的工作人員在實(shí)際施工過程中結(jié)合城市實(shí)際用電需求，選擇更適宜的接地方式。例如，在具體的施工過程中選擇在周圍自動開閉點(diǎn)上形成雙“II”式接地，從而達(dá)到逐步用電的方式。

4 10kV 配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的方法步驟以及關(guān)鍵問題

4.1 10kV 配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的方法步驟

現(xiàn)階段，關(guān)于我國城市10kV 城市配電網(wǎng)絡(luò)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本方法具體有以下幾點(diǎn)：一是確定了城市配電網(wǎng)絡(luò)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)條件以及目標(biāo)，在10kV 城市配電網(wǎng)絡(luò)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本步驟中，必須對不同的標(biāo)準(zhǔn)和條件做出綜合分析，同時(shí)還需要根據(jù)區(qū)域規(guī)劃的具體資源狀況，在進(jìn)行深入研究的情況下進(jìn)行匹配，也要具體考慮在前期設(shè)計(jì)方面的整體可靠性、安全以及可操作性分析，如此才能夠進(jìn)行更多角度的考量。

二是通過查閱歷史資料進(jìn)行數(shù)據(jù)研究，在進(jìn)行10kV 配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)不確定因素對其規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響，在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中需要做好城市建設(shè)的收集，對于區(qū)域的詳細(xì)規(guī)劃圖以及建筑符合指標(biāo)等，在具體的開展中需要結(jié)合實(shí)際情況做好改善與分析，同時(shí)還要獲取對等的數(shù)據(jù)，然后在結(jié)合數(shù)據(jù)做好排查工作，將存在的干擾因素進(jìn)行排除后再進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)。

三是對于發(fā)電區(qū)域范圍也做出了比較細(xì)致的界定，在10kV 市供電網(wǎng)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)前，應(yīng)對區(qū)域內(nèi)不同的土地用途建筑負(fù)荷情況進(jìn)行詳細(xì)分析，同時(shí)還應(yīng)對不同類型的土地用地進(jìn)行單獨(dú)劃分，以提高電力的總體質(zhì)量。

4.2 10kV 配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的關(guān)鍵問題以及解決方法

現(xiàn)階段，10kV 配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的問題及其處理方式主要包括以下兩點(diǎn)：一是負(fù)荷預(yù)測工作，在進(jìn)行電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中需要對合理的情況加以研究，同時(shí)還需要為使用者提供更加安全、良好的電力保證，如此才能滿足市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢和社會主義市場經(jīng)濟(jì)的基本要求，同時(shí)也能夠更加合理的實(shí)現(xiàn)保障目的，其重要關(guān)鍵步驟就是做好負(fù)荷預(yù)測工作，因?yàn)橹灰A(yù)測負(fù)荷合理就可以改善配電網(wǎng)的質(zhì)量。

二是開關(guān)站的選擇，在配電網(wǎng)設(shè)置開關(guān)站的最主要目的，是為了解決當(dāng)前倉位的問題。目前，部分地區(qū)已經(jīng)將開關(guān)設(shè)置在建筑內(nèi)部作為公用配電站，同時(shí)還附帶了供熱變站為周圍區(qū)域進(jìn)行供暖。

5 結(jié)語

綜上所述，對于經(jīng)濟(jì)較為理想的區(qū)域可以采用雙“II”的形式進(jìn)行接線，這樣有利于更好的完善變電站之間的聯(lián)絡(luò)，以此提高整體的供電可靠性。但是目前我國城市10kV 配電網(wǎng)建設(shè)的過程中仍存在一些問題和不足，需要進(jìn)一步改善與調(diào)整。