國內外中壓電纜網接線模式比較

胡列翔，張弘，王蕾，何健虎

（1.浙江省電力公司，杭州310007；2.浙江浙電經濟技術研究院，杭州310014；3.富陽市供電局，杭州311402）

國內外中壓電纜網接線模式比較

胡列翔1，張弘2，王蕾2，何健虎3

（1.浙江省電力公司，杭州310007；2.浙江浙電經濟技術研究院，杭州310014；3.富陽市供電局，杭州311402）

介紹法國巴黎、新加坡以及國內目前主要應用的中壓電纜網接線模式，對各種接線模式的供電可靠性、配電自動化實現方式、網架的拓展性等進行對比分析。探討了國內配電網規劃、建設和發展的新思路。

配電網；中壓電網；接線模式；供電可靠性；電網規劃

我國配電網經過多年的建設和改造，供電能力基本能夠滿足社會發展需求，但配電網基礎仍較為薄弱，中壓配電網的網架結構缺乏規范的管理，配電網供電可靠性、電能質量與用戶需求之間的矛盾日益突出。本文對巴黎、新加坡以及國內目前主要的電纜網接線模式進行對比分析，探討提升配電網規劃和建設水平、提高供電可靠性的新思路。

1 發達國家中壓電纜網典型接線模式

1.1 巴黎中壓電纜網接線模式

巴黎城區的20kV電纜網接線以雙環網和三環網結構為主，其典型接線如圖1所示，2座高壓變電站的20kV出線相互聯絡形成環網，開環運行。每座配電室采用雙路電源供電，雙路電源分別T接自三環網中任意2回不同電纜，其中一路為主供電源，另一路熱備用。每條主干線上都設置若干分段開關和聯絡開關，并具有遠程遙控功能。當主干電纜發生故障時，變電站出口斷路器跳閘，整條主干線失電，配電室主供負荷開關失電3 s后分閘，備用負荷開關5 s后合閘，恢復供電。配電自動化系統進行故障的診斷和定位，通過遠程操作切除故障段，并恢復對非故障段的供電。

圖1 巴黎三環網接線

巴黎配電網的電纜主要采用集束導線，90%采用直埋敷設方式，設備的冗余度較高，20kV線路和配電變壓器的平均負載率僅為約40%，故障情況下電網有足夠的備用容量實現負荷轉供。由此可見，巴黎配電網的高可靠性是以合理的設備冗余和堅強的網架結構為支撐的。

1.2 新加坡中壓電纜網接線模式

新加坡22kV電纜網采用以高壓變電站為中心的“花瓣式”接線，如圖2所示。同一個高壓變電站的每2回22kV饋線構成環網，閉環運行。供電環的開關點之間采用縱聯差動保護，在故障時快速切除故障區段，保證非故障線路的正常供電。新加坡22kV及以上電網均采用合環運行方式，系統短路電流水平較高，22kV電網的短路電流按25 kA控制。

圖2 新加坡“花瓣式”接線

2 國內主要采用的中壓電纜網接線模式

2.1 輻射式

輻射式接線可分為單射式和雙射式2種形式，如圖3所示。單射式接線是指1條中壓線路只具備單側電源，呈輻射狀供電。該接線方式供電可靠性較差，主干電纜發生故障時，將損失部分或全部負荷，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。雙射網本質上是由2個獨立的單射網并行組成的，比單射網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域，隨著網絡的發展，可過渡為單環、雙環等可靠性更高的接線形式。

圖3 輻射式電纜網接線

2.2 單（雙）環式

單環式接線是指來自不同電源的2條中壓線路相互聯絡，形成環網，開環運行，如圖4所示。任一段主干電纜故障時，可通過網絡重構將故障段切除，并恢復對非故障段的供電，負荷損失較少。為確保故障時能轉供負荷，主干線正常運行時的負載率應控制在50%以內。雙環網本質上是由2個獨立的單環網并行組成的，比單環網更容易為用戶提供雙路電源。通過在環網單元的不同段母線之間增加母聯開關，雙環網接線可衍生為“H型”接線，主干線的負載率將進一步提高[3]。單環網是雙環網的一種過渡形式，用于電網發展的初期階段。目前，國內負荷密度大、對可靠性要求較高的城市核心區域主要采用雙環式接線或其衍生模式。

圖4 單（雙）環式電纜網接線

2.3 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絡，形成環網，開環運行，另1條空載線路作為公用的備用線路，如圖5所示。非備用線路可滿載運行，當線路發生故障時，可將其負荷轉供至備用線路。該接線方式的線路負載率可達到N/（N+1），N的取值越大，設備利用率越高，但運行方式會變復雜，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，擴展方式不靈活，很難適應用戶發展的不確定性。

圖5 N供1備接線

3 國內外中壓電纜網接線模式對比分析

3.1 供電可靠性

影響供電可靠性的主要因素可歸納為網絡、設備、技術和管理4個方面。由于我國正處于經濟快速發展時期，工程施工是造成停電的主要因素之一，因此可以通過技術和管理手段來提高可靠性水平。但是，通過提高設備檔次、提升技術和管理水平所能挖掘的可靠性空間是有限的，這些因素能有效發揮效用的前提是網架結構比較完善，采用能夠提供負荷轉供的合理運行方式，具有充裕的承載能力。因此，網架結構是影響可靠性水平最關鍵的因素，大量的施工停電、計劃檢修停電都可以通過優化網架結構、提高轉供能力來減輕其影響。

以系統平均斷電持續時間（SAIDI）作為可靠性評估的主要參考指標，采用故障模式后果分析法對各種接線模式的理論可靠性指標進行計算，SAIDI的計算公式為：

式中：Ni為故障時受影響的用戶數；Ui為每次停電持續時間。

計算結果如表1所示。國內目前應用較多的電纜雙環網接線的用戶平均停電時間約為0.2 h，供電可靠率為99.998%，而新加坡“花瓣式”接線和法國三環網接線的供電可靠率均可達到99.999%。由此可見，國內配電網可靠性水平要達到甚至超過國際先進水平，必須從研究一次網架結構入手，改進和創新配電網接線模式。

3.2 配電自動化的實現方式

法國三環網接線采用就地方式對故障進行隔離，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實現的，也屬于就地控制方式，但其運行維護的工作量較大，不適合在配電網規模較大的區域推廣。而目前國內配電網自動化大多采用主站集中控制模式，自動化水平直接決定故障停電時間。配電網點多、量大、面廣，集中控制系統處理的數據量大，使可靠性難以得到保證。因此國內的配電自動化也應積極探索簡易的故障處理方式、分布式控制模式和免維護的運行機制。

表1 電纜網接線的理論可靠性

3.3 網架的擴展性

法國、新加坡均采用標準化的電纜網接線模式，每一個標準單元的供電能力相對固定（法國接線模型的標準單元是指一個獨立的三環網，新加坡接線模型的標準單元指一個獨立的“花瓣”）。可根據遠景飽和負荷預測進行電纜網架設計和高壓變電站布點規劃，并制定逐年實施方案。同時，每一個標準單元的結構相對獨立，易于擴展，可根據當前負荷情況確定標準單元掛接的配變數量，并根據近期負荷預測提前進行網架的拓展和延伸。而國內電纜網架規劃設計往往與負荷發展脫節，負荷發展過程中網架結構變動較大，負荷切改頻繁，造成投資浪費，嚴重影響了供電可靠性水平的提高。因此，國內配電網的發展亟需借鑒國際先進經驗，統一規劃思路，采用標準化的接線模式，推行配電網通用設計，并制定相應的運行管理規范和用戶接入技術規范。

4 結語

國內中壓電纜網接線模式的理論可靠性與發達國家相比存在一定差距，網絡的故障診斷、隔離和愈合過程較為復雜，且對配電自動化的依賴程度較高，網架的規劃和建設缺乏統一標準。因此，國內配電網的發展必須創新接線模式，轉變規劃思路，規范建設標準，以提高供電可靠性水平，更好地服務電力用戶。

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[5]莊雷明，張建華，劉自發，等.中壓配電網接線模式分析[J].電網與清潔能源，2010，26（6）∶33-37.

[6]謝曉文，劉洪.中壓配電網接線模式綜合比較[J].電力系統及其自動化學報，2009，21（4）∶94-98.

[7]DL/T 836供電系統用戶供電可靠性評價規程[S].北京：中國電力出版社，2003.

（本文編輯：龔皓）

Comparison of Domestic and Foreign Medium-voltage Cable Network Connection Modes

HU Lie-xiang1，ZHANG Hong2，WANG Lei2，HE Jian-hu3
（1.Zhejiang Electric Power Corporation，Hangzhou 310007，China；2.Zhejiang Electric Power Economic Research Institute，Hangzhou 310014，China；3.Fuyang Power Supply Bureau，Hangzhou 311402，China）

The main medium-voltage cable network connection modes inParis，Singapore and China are introduced.All kinds of connection modes are compared and analyzed in terms of power supply reliability，distribution automation methods and network expansibility.And the new ideas on planning,construction and development of domestic distribution networks are discussed.

distribution network；medium-voltage cable network；connection mode；power supply reliability；grid planning

TM727

：B

：1007-1881（2012）06-0006-03

2012-02-17

胡列翔（1960-），男，浙江杭州人，高級工程師，長期從事電網規劃、電力系統運行管理工作。