中壓配電網(wǎng)電纜線路接線模式分析及應(yīng)用

鄭小敏

（廣東電網(wǎng)公司佛山供電局,528300）

1 國(guó)內(nèi)主要采用的中壓電纜網(wǎng)接線模式

1.1 輻射式

輻射式接線可分為單射式和雙射式2種形式。單射式接線是指1條中壓線路只具備單側(cè)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(fā)生故障時(shí)，將損失部分或全部負(fù)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(yùn)行。雙射網(wǎng)本質(zhì)上是由2個(gè)獨(dú)立的單射網(wǎng)并行組成的，比單射網(wǎng)更容易為用戶(hù)提供雙路電源供電。單射、雙射式接線一般僅用于缺少上級(jí)高壓變電站布點(diǎn)的區(qū)域，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可過(guò)渡為單環(huán)、雙環(huán)等可靠性更高的接線形式。

1.2 單(雙)環(huán)式

單環(huán)式接線是指來(lái)自不同電源的2條中壓線路相互聯(lián)絡(luò)，形成環(huán)網(wǎng)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行。任一段主干電纜故障時(shí)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)將故障段切除，并恢復(fù)對(duì)非故障段的供電，負(fù)荷損失較少。為確保故障時(shí)能轉(zhuǎn)供負(fù)荷,主干線正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率應(yīng)控制在50%以?xún)?nèi)。雙環(huán)網(wǎng)本質(zhì)上是由2個(gè)獨(dú)立的單環(huán)網(wǎng)并行組成的，比單環(huán)網(wǎng)更容易為用戶(hù)提供雙路電源。通過(guò)在環(huán)網(wǎng)單元的不同段母線之間增加母聯(lián)開(kāi)關(guān)，雙環(huán)網(wǎng)接線可衍生為“H型”接線，主干線的負(fù)載率將進(jìn)一步提高。單環(huán)網(wǎng)是雙環(huán)網(wǎng)的一種過(guò)渡形式，用于電網(wǎng)發(fā)展的初期階段。目前，國(guó)內(nèi)負(fù)荷密度大、對(duì)可靠性要求較高的城市核心區(qū)域主要采用雙環(huán)式接線或其衍生模式。

1.3 N供1備

N供1備接線是指N條來(lái)自不同電源的中壓電纜線路相互聯(lián)絡(luò)，形成環(huán)網(wǎng)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行，另l

條空載線路作為公用的備用線路。非備用線路可滿載運(yùn)行，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，可將其負(fù)荷轉(zhuǎn)供至備用線路。該接線方式的線路負(fù)載率可達(dá)到N/(N+1)，N的取值越大，設(shè)備利用率越高，但運(yùn)行方式會(huì)變復(fù)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(hù)提供雙路電源供電，擴(kuò)展方式不靈活，很難適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展的不確定性。

2 發(fā)達(dá)國(guó)家中壓電纜網(wǎng)典型接線模式

2.1 巴黎中壓電纜網(wǎng)接線模式

法國(guó)巴黎市區(qū)的中壓電纜網(wǎng)主要為雙環(huán)網(wǎng)和三環(huán)網(wǎng)。以其三環(huán)網(wǎng)為例，兩座高壓變電站的中壓電纜出線互相聯(lián)絡(luò)，形成開(kāi)環(huán)運(yùn)行的環(huán)網(wǎng)。每個(gè)配電室由兩路電源供電(一個(gè)工作，一個(gè)熱備用)，從三環(huán)網(wǎng)中的任意兩回路中的不同電纜分別T接到這兩路電源。每條主干線上都裝有用于分段和聯(lián)絡(luò)的遠(yuǎn)程遙控開(kāi)關(guān)，當(dāng)主干電纜出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)配電系統(tǒng)首先診斷故障和定位故障段，然后遠(yuǎn)程操作切除故障段，同時(shí)讓非故障段恢復(fù)通電。

2.2 新加坡中壓電纜網(wǎng)接線模式

新加坡典型的“花瓣式”接線,由一個(gè)變電站的一段母線引出的一條出線環(huán)接多個(gè)配電站后，再回到本站的另一條母線，由此構(gòu)成一個(gè)“花瓣”。同一個(gè)變電站的每2回饋線構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，閉環(huán)運(yùn)行。供電環(huán)的開(kāi)關(guān)點(diǎn)之間采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。在故障時(shí)快速切除故障區(qū)段，保證非故障線路的正常供電。新加坡22 KV及以上電網(wǎng)均采用合環(huán)運(yùn)行方式，系統(tǒng)短路電流水平較高。

3 國(guó)內(nèi)外中壓電纜網(wǎng)接線模式對(duì)比分析

3.1 供電可靠性

國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較多的電纜雙環(huán)網(wǎng)接線的用戶(hù)平均停電時(shí)間約為0.2h，供電可靠率為99.998%，而新加坡“花瓣式”接線和法國(guó)三環(huán)網(wǎng)接線的供電可靠率均可達(dá)到99.999%。由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)可靠性水平要達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平，必須從研究一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)入手，改進(jìn)和創(chuàng)新配電網(wǎng)接線模式。

3.2 配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)方式

法國(guó)三環(huán)網(wǎng)接線采用就地方式對(duì)故障進(jìn)行隔離，配電變壓器在主供電源故障時(shí)可自動(dòng)切換至備用電源，并恢復(fù)供電，故障停電時(shí)間短，處理邏輯簡(jiǎn)單。主干電纜故障診斷和愈合的時(shí)間不會(huì)直接影響用戶(hù)停電時(shí)間和供電可靠性。因此，該接線模式的可靠性水平對(duì)配電自動(dòng)化的依賴(lài)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(guò)線路的差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)的，也屬于就地控制方式，但其運(yùn)行維護(hù)的工作量較大，不適合在配電網(wǎng)規(guī)模較大的區(qū)域推廣。

3.3 網(wǎng)架的擴(kuò)展性

法國(guó)、新加坡均采用標(biāo)準(zhǔn)化的電纜網(wǎng)接線模式，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元的供電能力相對(duì)固定(法國(guó)接線模型的標(biāo)準(zhǔn)單元是指一個(gè)獨(dú)立的三環(huán)網(wǎng)。新加坡接線模型的標(biāo)準(zhǔn)單元指一個(gè)獨(dú)立的“花瓣”)。可根據(jù)遠(yuǎn)景飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行電纜網(wǎng)架設(shè)計(jì)和高壓變電站布點(diǎn)規(guī)劃，并制定逐年實(shí)施方案。同時(shí)，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元的結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立，易于擴(kuò)展。可根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷情況確定標(biāo)準(zhǔn)單元掛接的配變數(shù)量，并根據(jù)近期負(fù)荷預(yù)測(cè)提前進(jìn)行網(wǎng)架的拓展和延伸。而國(guó)內(nèi)電纜網(wǎng)架規(guī)劃設(shè)計(jì)往往與負(fù)荷發(fā)展脫節(jié)，負(fù)荷發(fā)展過(guò)程中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變動(dòng)較大，負(fù)荷切改頻繁，造成投資浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了供電可靠性水平的提高。因此，國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)的發(fā)展亟需借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)一規(guī)劃思路.采用標(biāo)準(zhǔn)化的接線模式，推行配電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)，并制定相應(yīng)的運(yùn)行管理規(guī)范和用戶(hù)接入技術(shù)規(guī)范。

4 西江新城中壓電纜網(wǎng)接線模式規(guī)劃分析及實(shí)施效果

以西江新城中壓配電網(wǎng)電纜接線模式規(guī)劃為依托，分析中壓配電網(wǎng)電纜接線模式的實(shí)施效果。

西江新城位于高明區(qū)東部，東起西江，西至祥福路，北起廣明高速公路，南至舊城區(qū)怡樂(lè)路。規(guī)劃區(qū)域面積約為15.48平方千米。規(guī)劃年限：規(guī)劃基準(zhǔn)年為2011年，規(guī)劃水平年為2012～2015年逐年，并對(duì)2020年電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行展望。

4.1 現(xiàn)狀中低壓電網(wǎng)存在的問(wèn)題

截止2011年底，共有6回10kV線路向西江新城供電，其中部分公用線路存在主干線偏長(zhǎng)、單輻射接線、線路負(fù)載不平衡等問(wèn)題，中壓配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，環(huán)網(wǎng)率及可轉(zhuǎn)供率不高，可靠性水平偏低；同時(shí)區(qū)域內(nèi)全線電纜化率低且仍存在部分架空線路，影響規(guī)劃區(qū)的整體環(huán)境和景觀。

4.2 規(guī)劃目標(biāo)

西江新城中壓配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)網(wǎng)架按“主干配”模式構(gòu)建。“主干配”強(qiáng)調(diào)根據(jù)一個(gè)適當(dāng)范圍內(nèi)的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，先行確定主干網(wǎng)上的適當(dāng)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，搭建主干網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)接入負(fù)荷全部以分支形式由主干網(wǎng)饋出。這樣就能充分保證網(wǎng)絡(luò)接線模式的簡(jiǎn)單、清晰，從而提高供電可靠性。為配合城市景觀建設(shè)需要，西江新城現(xiàn)有架空線均將進(jìn)行下地改造，未來(lái)西江新城規(guī)劃無(wú)架空線路。

4.2.1 過(guò)渡接線階段

西江新城過(guò)渡接線階段主要是改造配電線路，使架空線路向電纜線路轉(zhuǎn)化，規(guī)劃接線方式為“三供一備”為主（見(jiàn)圖1）。因?yàn)槿┮粋浣泳€方式組網(wǎng)靈活，能從手拉手環(huán)網(wǎng)、三分段三聯(lián)絡(luò)等接線方式基礎(chǔ)上增加備用線路，較為方便、快速地組網(wǎng)；能提高設(shè)備、線路使用率，充分利用變電站10kV出線開(kāi)關(guān)資源，節(jié)省電纜線路的投資，并具備較高的供電可靠性。

4.2.2 電纜接線階段

經(jīng)過(guò)過(guò)渡期接線模式的磨合，將會(huì)進(jìn)入全面穩(wěn)定期，中壓配電網(wǎng)基本杜絕架空線路，電纜接線模式遵循因地制宜的原則。主要從以下幾個(gè)方面考慮：

4.2.2.1 對(duì)于新發(fā)展的區(qū)域，且負(fù)荷比較集中的區(qū)域建議采用“N供一備”接線模式，對(duì)于供電距離較長(zhǎng)分段較多，且負(fù)荷比較分散的區(qū)域建議采用“3-1”環(huán)網(wǎng)接線模式。

4.2.2.2 對(duì)于改造現(xiàn)有電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)遵循便于過(guò)渡的原則，向“2-1”單環(huán)網(wǎng)、“3-1”環(huán)網(wǎng)、“N供一備”接線模式過(guò)渡。

4.2.2.3 負(fù)荷發(fā)展初期，采用電纜“2-1”單環(huán)網(wǎng)接線模式。

4.2.2.4 負(fù)荷發(fā)展到一定階段（平均每回線路負(fù)載率接近40%時(shí)），如有新的報(bào)裝負(fù)荷，應(yīng)考慮新建第三回線路構(gòu)筑“2供一備”或“3-1”環(huán)網(wǎng)接線。

4.2.2.5 當(dāng)3回線路平均每回線路負(fù)載率接近55%時(shí)，應(yīng)考慮新建第四回線路構(gòu)筑“3供一備”。

4.2.2.6 當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，“3供一備”不能滿足N-1供電可靠性要求時(shí)，不應(yīng)在“3供一備”基礎(chǔ)上再增加線路，而應(yīng)重新采用電纜“2-1”單環(huán)網(wǎng)接線再次循環(huán)發(fā)展。

4.4 中壓配電網(wǎng)電纜接線模式實(shí)施效果分析

結(jié)合規(guī)劃目標(biāo)，對(duì)西江新城中壓配電網(wǎng)至規(guī)劃目標(biāo)年的各項(xiàng)規(guī)劃目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行分析得出，中壓配電網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)劃目標(biāo)的要求，具體情況見(jiàn)表1。

表1 規(guī)劃實(shí)施前后中壓配電網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

本次專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃中，采用了合理布局變電站、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接線、改變現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)等多種措施，實(shí)現(xiàn)了制定的規(guī)劃目標(biāo)。2020年，西江新城規(guī)劃方案的工程項(xiàng)目全部實(shí)施后，西江新城電網(wǎng)在供電能力和供電可靠性方面將有較大提高。

5 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)中壓電纜網(wǎng)接線模式的理論可靠性與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在一定差距，網(wǎng)絡(luò)的故障診斷、隔離和愈合過(guò)程較為復(fù)雜，且對(duì)配電自動(dòng)化的依賴(lài)程度較高，網(wǎng)架的規(guī)劃和建設(shè)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此，同內(nèi)配電網(wǎng)的發(fā)展必須創(chuàng)新接線模式，轉(zhuǎn)變規(guī)劃思路，規(guī)范建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以提高供電可靠性水平，更好地服務(wù)電力用戶(hù)。

[1] 黃小昆.環(huán)形配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃[C].中國(guó)國(guó)際供電會(huì)議，2010

[2] 張運(yùn)貴.中壓配電網(wǎng)接線方式分析和組網(wǎng)原則[J].湖北電力，2011.

圖1 西江新城中壓電纜線路接線模式圖