中壓配電網接線模式研究

許迪

(奉化市供電局，浙江 奉化 315500)

1 引言

配電網位于電力系統的末端，直接與用戶相連，整個電力系統對用戶的供電能力和供電質量最終都必須通過它來實現和保障。我國國民經濟發展迅速，新建居民小區和經濟開發區層出不窮。城市電網不斷擴展，在這個過程中選用什么樣的接線模式是一個非常值得探討的問題，它不僅牽涉到電網建設的經濟性，而且也關系到供電的可靠性。配電網接線模式很多，但各有其適用情況。本文基于供電可靠、安全，可發展等基本要求，對各種配電網接線模式進行了總結。同時，根據小區負荷S形的發展規律，分析了衍生接線模式。

2 中壓電網接線模式分析和研究

中壓配電網應依據高壓變電站的分布，劃分成為幾個相對獨立的分區配電網，各變電站有明確的供電范圍，一般不交錯重疊。隨著國民經濟的高速發展及人民生活水平的不斷提高，不僅負荷密度大，而且用戶對配電網供電可靠性的要求也提高了。選擇配電網接線方式時須考慮安全、靈活、經濟、可發展等基本要求。在滿足要求情況下，盡量選用簡潔的網絡接線。下面介紹幾種典型的配電網接線模式及其適用場合。

2.1 單電源輻射接線

單電源輻射接線方式簡單，如圖1～2所示。干線可以分段，一般主干線分為2～3段，負荷較密集地區1km分1段，按所接配電變壓器容量每 3000～4000kVA分1段，以縮小事故和檢修停電范圍。

單電源輻射接線的優點是比較經濟，配電線路和高壓開關數量少、投資小，新增負荷也比較方便。由于不存在線路故障后的負荷轉移，可以不考慮線路的備用容量，即每條出線(主干線)均可以滿載運行。但其缺點也很明顯，主要是故障影響范圍較大，供電可靠性較差，不具備負荷轉移能力。當線路故障時，部分線路段或全線將停電;當電源故障時，將導致整條線路停電。

這種接線模式適用于郊區非重要負荷及電網建設初期，對可靠性要求不是很高的負荷。隨著電網的發展，在不同回路之間通過建立聯絡，就可以發展為更為復雜的接線模式。既可提高原有線路的利用率，又可以提高其供電可靠性。

圖1 單電源輻射接線模式(架空線)

圖2 單電源輻射接線模式(電纜)

2.2 雙電源手拉手環網接線

手拉手接線模式結構簡單清晰，運行較為靈活，可靠性較高。如圖3～4所示。架空主干線通常可分為2～3段。

圖3 手拉手環網接線模式(架空線)

圖4 手拉手環網接線模式(電纜)

線路故障或電源故障時，在線路負荷允許的條件下，通過切換操作可以使非故障段恢復供電。電纜單環網的環網點一般為環網柜、箱式站或環網配電站，與單聯絡的架空線路相比具有明顯的優勢，由于各個環網點都有兩個負荷開關(或斷路器)，可以隔離任意一段線路的故障，用戶的停電時間大為縮短，只有在終端變壓器(單臺配置)故障的時候，客戶的停電時間是故障的處理時間。由于考慮了線路的備用容量，正常運行時，每條線路最大負荷只能達到該線路允許載流量的1/2，線路投資將比單電源輻射接線有所增加。

這種接線模式適用于電網建設初期，較為重要的負荷區域，能保證一定的供電可靠性，并且隨著電網的發展，在不同回路之間通過建立聯絡，就可以發展為更為復雜的接線模式。

2.3 分段聯絡

分段聯絡接線模式如圖5～6所示。這種接線模式，通過在主干線上加裝分段斷路器把每條線路進行分段，并且每一分段都有聯絡線與其他線路相連接，當任何一段出現故障時，均不影響另一段正常供電，這樣使每條線路的故障范圍縮小，提高了供電可靠性。

圖5 兩分段兩聯絡接線模式

圖6 三分段三聯絡接線模式

這種接線最大的特點和優勢是可以有效的提高線路的負載率，降低不必要的備用容量。例如手拉手接線模式中干線正常運行負載率可達50%，兩分段兩聯絡模式中干線正常運行負載率可達67%，接線方式如圖5所示，三分段三聯絡模式中干線正常運行負載率可以達到75%，接線方式如圖6所示。

從供電可靠性角度看，分段聯絡和單聯絡接線模式相比提高幅度有限，直接的客戶仍是單電源供電的形式，當所在分段或分支線路以及10kV終端變壓器故障還會失電。

這種接線模式的發展形成有一定的過程。伴隨著城市建設，區域負荷密度不斷提高，10kV線路也逐步增多而且密集起來，并且對供電的可靠性要求也在逐步提高，這種條件下，在原有的單聯絡的回路之間再進行分段和聯絡，就可以很自然的形成這種接線模式。同時，提高了網絡帶負荷的能力。

這種接線模式適用于負荷密度較高，對供電可靠性要求較高的區域，并且允許架空線路供電的區域。對于這些區域，可以在規劃中預先設計好分段聯絡的網絡模式及線路走徑。在實施過程中，先形成單聯絡網絡，注意盡量保證線路上的負荷能夠均勻分布，隨著負荷水平的提高，再按照規劃逐步形成分段聯絡的配電網絡，既提高了供電可靠性又滿足了供電的要求。

2.4 不同母線出線連接開閉所接線模式(雙輻射)

不同母線出線連接開閉所接線模式如圖7所示。其特點是從同一變電站的不同母線或不同變電站引出主干線連接至開閉所，再從開閉所引出電纜線路帶負荷(一般從開閉所出線的電纜型號比主干線電纜型號小一些)。一般每個開閉所具有兩回進線，開閉所出線可以采用輻射狀接線方式供電，也可以形成小環網進一步提高可靠性。在實際應用中，正常運行時，開閉所每條線路負載率應控制在50%左右。

圖7 不同母線出線連接開閉所接線模式

適用場合:這種接線模式適于向對供電可靠性有較高要求的用戶供電，如城市核心區，重要負荷密集區域等。該接線模式可以使用戶同時得到兩個方向的電源，滿足從上一級10kV線路到客戶側10kV配電變壓器整個網絡N－1要求，供電可靠性很高。

2.5 雙Π接線

為了提高網絡的安全可靠性，保證在一電源失電的情況下用戶能夠從另外一電源供電，電纜可以采取雙Π接線的供電方式，如圖8所示。類似于架空線路的分段聯絡接線模式，這種接線當其中一條線路故障時，整條線路可以劃分為若干部分被其余線路轉供，供電可靠性較高，運行較為靈活。

圖8 雙Π接線模式(電纜)

這種接線模式適用于城市核心區、繁華地區，負荷密度發展到相對較高水平，而且存在大規模公用網的情況下，尤其是架空網逐步向電纜網過渡的區域。

3 分區負荷預測的S型負荷曲線

研究各負荷區負荷曲線形狀是配電網接線模式選擇的前提。利用各負荷區歷史數據和預測結果，可以清楚的觀察到各負荷區負荷從歷史到未來的發展變化趨勢，它近似S形曲線，如圖9所示。利用時變和滾動規劃的思想來觀察負荷曲線時，把負荷發展期分成三個階段:早期、中期和飽和期，在此基礎上分析各負荷區中壓配網的衍生接線模式，使其與各區負荷發展相配套，是非常必要的。

圖9 分區負荷預測的S形曲線

4 中壓配網衍生接線

從城市小區中壓配網建設來看，架空線網和電纜網所用環網設備、建設方式、運行維護手段都不同，因此采用的接線衍生模式也不同，本文主要討論架空線網的衍生。

4.1 單電源輻射接線→“手拉手”接線

負荷發展早期新增負荷在電網邊緣，負荷不大，且電網剛接入，對供電可靠性要求不高，因此一般供電公司會從就近變電站低壓母線引單回饋線給這個負荷供電。這時對負荷就是單電源輻射接線，供電可靠性很低，任何設備或線路故障都會造成整條線路停電。隨著城市的規劃建設，城區不斷擴大，負荷需求增加，類型增多，商業負荷比重增加。用戶對用電可靠性要求提高，供電公司就需考慮建設聯絡線。對負荷來說，就從原來的單電源輻射接線衍生為雙電源手拉手接線。若配合使用分段開關，在線路故障或電源故障時，在線路負荷允許的條件下，通過切換操作可以使非故障段恢復供電。從而提高了對該負荷的供電可靠性。

4.2 “手拉手”接線→分段聯絡

負荷進一步發展，人口密度增加，空間負荷密度也隨之增加，必須再新建線路對其供電。這時，變電站的出線間隔又很緊張，供電公司只能從變電站出一回線T接到一個“手拉手”線路上作備用，這就形成類似如圖5的接線模式。這樣做和建設兩條“手拉手”相比，節省了一個出線間隔，同時又可滿足近期負荷的增長。

圖10是浙江某縣電網中的實際網絡接線，涉及云和變和黃崗變，均為單母分段，形成網絡的三回饋線出自不同母線。這樣的網絡可靠性雖不及兩回“手來手”，但對近期新增負荷的供電，不失為一個節省投資和變電站出線間隔的好辦法。

圖10 某縣實際的配電網中三回饋線接線圖

當所有線路上的負荷進一步增加，而且又出現新增符合，圖5模式的三回饋線已不堪重負，無法再接入新的負荷，供電公司是否應該再新建“手來手”線路呢?

這當然是一個行之有效的辦法，但除此之外，供電公司有沒有一個既節省投資、建設速度又快、又節省出線間隔的方法呢?(節省出線間隔意味著可以延緩變電站的新增，延緩電網建設投資)。行之有效的方法是從除這三段母線外的變電站引一回線在原有T接點附近接入，作為備用線路，這樣其它三回線的線路負荷率可提高。

5 中壓配網衍生接線

配電網的接線方式選擇是配電網建設和改造的一個重要方面，同時配電網接線方式是實施配對網自動化的基礎。本文在介紹常用配電網接線模式特點的基礎上，總結了針對小區負荷S形發展規律的配電網接線發展衍生模式。

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