10 kV配電網的接線模式分析

何容

(云南電網有限責任公司昭通供電局，昭通 657000)

10 kV配電網的接線模式分析

何容

(云南電網有限責任公司昭通供電局，昭通 657000)

合理的配電網結構是保證電力供應的重要一環。本文對1O kV配電網典型接線模式進行了研究，從特點、適用條件方面對不同接線模式進行分析。找出適當的10 kV配電網的接線模式并加以改進，最終使其適應昭通配網現階段的發展。

供電；可靠性；配電網結構；接線模式

0 前言

減少停電時間的方法有提升管理、采用新技術、優化配網結構、采用自動化等一系列措施。昭通配網通過這些年的發展，管理逐漸規范，帶電作業、狀態檢修等新技術逐步推廣，這兩種方法已經應用于減少停電時間，提高供電可靠性。配電網作為電力供應的最終環節，是影響供電可靠性的關鍵因素。縱觀國內外供電可靠性高的配電網，其接線模式都比較合理，具備較高的轉供率，在此基礎上使用快速的繼電保護或采用自動化進一步提升供電可靠性。而昭通配網處于發展初期，接線模式比較原始，自動化程度幾乎為零。這兩方面的改變將對昭通配網的可靠性有較大提高。[1-3]

一些供電可靠性較高的配電網接線模式如三雙接線，花瓣接線等[4]，但是那并不是放之四海而皆準的接線模式，不能直接采用。文中在對昭通配網現狀進行充分分析的基礎上，對比分析了當前主流的幾種配電網接線模式。根據昭通配網現階段情況，選擇了其中 “4-1”主備接線模式作為城網的主要接線模式，并以此為基礎略做修改，使其可充分利用昭通配網目前的環網開關柜。選擇單環網接線模式為農網的主要接線模式，并在此基礎上引入分枝斷路器，減少故障停電范圍。將這兩種接線模式作為昭通配網向高供電可靠性，高度自動化配網發展的中間過渡模式，短期內可以減少投資，提高供電可靠性。

1 配電網現狀分析

昭通配電網由城網和農網兩部分組成：城網目前有單輻射、單環網等基礎接線模式和一些非標準接線模式等多種模式共存；農網目前主要為輻射接線，線路分段斷路器較少，線路負荷輕供電半徑大，線路支路多。昭通氣候復雜，春天大風、夏天雷擊、冬天冰凌加上局部地區常年多霧，對10 kV線路的安全運行帶來了極大的威脅，由于線路所經地區氣候環境惡劣，故障率高，而線路故障一般跳電源側斷路器，造成故障巡線時間長。昭通配網中10 kV母線基本都是單母線分段模式，母線檢修時10 kV網絡除城網線路外不具備倒供電條件。現在的配電網接線模式轉供率低，全部農網和部分城網不具備轉供電條件，而具備轉供電條件的城網主要是非標準接線，結構復雜，操作繁瑣，加上各段負荷分布不均，沒有電流監測手段，容易造成倒負荷后線路過負荷等情況。在這類地區如果不加強基礎網絡建設就進行配網自動化建設，不能從根本上解決轉供負荷問題，對減少停電時間成效不大。因此需要對昭通配電網接線模式進行優化，為后續的發展打下基礎。

2 配電網接線模式分析

配電網接線主要有低可靠性的單輻射接線，中可靠性的單環網、三分段三聯絡、“N-1”單環網等接線模式，高可靠性的 “三雙”接線模式。各種接線模式可靠性、投資大小、適用范圍各不相同。

2.1 基本接線模式[5-6]

單輻射接線 (如圖1中a)：是最原始的接線模式，結構簡單清晰、設備少、建設投資低，擴展方便，可靠性差。當線路或設備故障、檢修時，停電范圍大，但主干線一般可分為2～3段，以縮小事故和檢修停電范圍。由于不考慮備用，主線正常運行時的負載率可達到100%。

單環網 (如圖1中b)：較單輻射接線增加了聯絡斷路器，可靠性比單輻射式接線模式大大提高，接線清晰、運行比較靈活。任何一個區段故障，非故障段可通過轉供恢復供電。滿足 “N-1”要求，考慮電源故障時轉移負荷最多的情況，主干線正常運行時的負載率將控制在50%。

三分段三聯絡 (如圖1中c)：每段均通過聯絡斷路器與電源相連，由于聯絡較多，結構相對復雜。當任何一段線路出現故障時，均不影響其它段正常供電，一定程度上滿足了 “N-2”，提高了供電可靠性。負荷可分段倒至相鄰線路，負載率可達75%。

雙環網 (如圖1中d)：本質上是由兩個獨立的單環網組成。在滿足 “N-1”的前提條件下，主干線正常運行時的負載率僅為50%，投資較大。雙環網易于為用戶提供雙路電源供電，可靠性較高。

“N-1”單環網 (如圖1中e)：N條電纜線路連成電纜環網，在正常運行時，每條線路均應留有50%的裕量。這種接線模式在運行時比較靈活，使線路供電的可靠性增加。而從經濟角度來看，這種接線和單環網接線是一樣的。

“N-1”主備接線方式 (如圖1中f)：就是指N條電纜線路連成電纜環網，其中有1條線路作為公共的備用線路，正常時空載運行，兩外N-1條線路滿載運行，若其中1條運行線路出現故障，則可以通過操作線路斷路器把負荷轉移到備用線路。“N-1”主備接線的線路平均利用率為(N-1)/N。N越大，線路利用率越高，可靠性越低[7]。“N-1”主備接線模式的優點是供電可靠性較高，線路的利用率也較高。

圖1 配電網基本接線模式

2.2 高可靠性配電網接線模式分析

除上述基本接線模式外，還有一些供電可靠性較高的接線模式。比較典型的有浙江省電力公司三雙接線模式：采用 “雙電源、雙線路、雙接入”的三雙模式，線路冗余度高、線路投資大，可靠性高。在采用備自投情況下，線路故障時僅短時停電；巴黎三環網接線模式：由兩座變電站引出三條線路構成三環網，開環運行。每座配電室雙路電源分別T接自三環網中其中兩回，其中一路為主供，另一路為熱備用。線路故障時備自投將負荷切至另一條線路，線路故障停電時間短。線路利用率在40%以內，以高冗余度換取供電可靠性；新加坡花瓣形接線模式：以變電站為中心形成花瓣形接線，由同一個變電站引出兩回線自環構成單環網即一個花瓣。不同電源變電站的花瓣間設置聯絡開關，處于常開狀態，事故情況下可通過遠方操作，將負荷倒至另一變電站運行。線路采用差動保護，一般線路故障直接切除故障線路，不中斷用戶供電，可靠性很高[8-9]。

3 配電網結構模式優化

昭通負荷密度較低，在投資有限又需提高可靠性的實際情況下，主要從以下四點對接線模式加以篩選。

可靠性：采用有備用方式，提高線路轉供率。

經濟性：盡量使用現有配電網設備，減少投資；提高線路負載率。

靈活性：運行操作簡單靈活，易于查找隔離故障。

發展性：利于后續自動化建設或向高可靠性接線模式過渡。

綜合以上幾點，高冗余度的三雙接線和全線采用差動保護的花瓣接線由于投資高不適用，單輻射無備用，單環網、雙環網、“N-1”單環網接線負載率低，三分段三聯絡相對復雜，不利于故障查找，因此可采用 “N-1”主備接線模式。

昭通城網目前基本具備轉供條件，但是結構復雜，分段較多 (2段到11段不等)。出現故障時將跳變電站側的電源斷路器使整條線路停電，而且故障查找需多次分段試送以縮小故障查找范圍，故障查找步數約為段數減1后的3倍。加上線路負荷分配不均，對部分重負荷線路需要分成3-4段轉至其他線路供電。因此從故障開始到查出故障段，再到非故障段負荷轉供完畢，操作多，耗時長。針對以上現狀，對采用的 “N-1”主備接線中的 “4-1”主備接線模式加以改進，使之變成分段聯絡型 “4-1”主備接線 (如圖2)。此接線模式的優點，首先充分利用昭通配網目前的環網開關柜，不需投入大量資金更換設備，城網只需投入人力物力更改線路連接方式就可實現；其次由于采用了分段聯絡開關，在考慮負荷同時率情況下，對于 “N-2”故障也可保證用戶供電，提高了供電可靠性；最后分段數控制在3-6段，故障查找在步數減少至原來的一半、而轉供負荷時僅需2步即可完成，操作靈活；分段聯絡型“4-1”主備接線相對比較標準，有利于自動化的實施。

圖2 分段聯絡型 “4-1”主備接線

昭通農網線路負荷輕，為提高供電可靠性，選用單環網接線模式為中短期的目標接線模式。由于農網線路長，分枝多且長，加上昭通惡劣的自然環境，線路故障率高，為了適應昭通的運行條件，減少故障停電范圍，本文改進了單環網接線模式，即加入了分枝斷路器。主線合理采用具備事故跳閘能力的分段斷路器形成具有兩個到三個分段的單輻射接線，分枝較長或比較集中的安裝具備事故跳閘和接地指示的斷路器，并逐步形成單環網結構，單環網盡量采用與其它站互聯，不具備條件時采用本站自環方式形成單環網 (如圖3所示)。這樣在支線故障或檢修時可以只停支路斷路器縮小停電范圍，在主線故障或檢修停電時可以轉供。這樣可以縮小故障或檢修的停電范圍，同時也解決了電源性停電不能轉供的問題，減少了客戶停電時間，提高了供電可靠性。表1為假設各段故障幾率一樣的情況下，各段故障的停電影響范圍。有表中的計算結果可見，帶分枝單環網接線停電范圍相比單輻射接線減少了3/4。考慮故障主要出現在氣候惡劣的分枝線路，平均停電范圍將進一步縮小從而停電時間進一步減少。

表1 不同接線模式下故障停電范圍

圖3 帶分枝的單環網接線

4 結束語

配電網采用這兩種接線模式，可以最大限度的保留現有設備，減少工程量。可在短期內使客戶平均停電時間減少，可以滿足大多數客戶當前對電力可靠性的需求。對于少部分對供電可靠性要求較高的客戶，可以提供雙電源接入，并采用備自投裝置。這兩種接線模式在電源或者線路中間故障都可通過運行方式調整恢復供電，但這兩種接線模式也有其局限性。第一，對于配變壓器故障將終止供電；第二從出現故障到非故障段恢復供電需要一定時間，這個時間與配網自動化程度有關，自動化程度越高時間越短；第三不能滿足對間斷供電時間要求限制在秒級內的客戶需求。這幾個問題可在負荷密度增大，客戶對可靠性要求進一步提高后通過提高保護水平，實現配網自動化及雙接入等方法加以改變。由于這兩種接線模式結構簡單，有較強的可塑性，易于向雙環網、三環網、花瓣型接線等模式轉變，因此這兩種接線模式只是作為一個適應昭通當前發展的過渡接線模式，為將來形成更高可靠性的雙環網接線、三雙接線、花瓣形接線或配網自動化等打下基礎。

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[9] 汪波.配電網接線模式可靠性評估及優化研究 [D].華南理工大學，2010.

Discussions on Connection Mode of 10 kV Distribution Network in Zhaotong Power Grid

HE Rong
(Zhaotong Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid，Zhaotong，Yunnan 657000，China)

With the gradual establishment of the continuous development，the demand for reliability of electricity supply is growing rapidly，but there is more and more problems in the distribution network.The suitable distribution network connection mode is very important for ensure sufficient electricity supply.This paper studies the typical connection modes of 10 kV distribution systems，in which the characterristics and their applicable conditions of different connection modes are analyzed.Find out the suitable distribution network connection modes to make improvement，finally，make the distribution network adapt to the current Zhaotong Power Grid development.

power supply；reliability；distribution network structure；connection mode

TM75

B

1006-7345(2015)04-0012-04

2015-01-30

何容 (1983)，女，助理工程師，云南電網有限責任公司昭通供電局，從事電力系統運行分析工作 (e-mail)herong001＠im.yn.csg。