配電網電氣接線方式可靠性分析

李建軍

摘 要：隨著社會經濟的發展，城市中低壓配電網系統的規模不斷壯大，當前，因網架結構不完善導致城市配電網系統的運行問題較多。近年來，在配電網接線模式的研究中國內外眾多學者投入大量的人力物力，也取得了諸多成果。但是就目前國內得配電網建設和規劃的過程中，對于接線模式應用的詳細設計規范尚未形成，配電網的網架結構建設混亂無序，并且配電網建設目標的接線模式不明確。針對以上問題，本文提出一種新型的配電網母線式接線，并與目前配網中常用的接線方式的可靠性進行對比分析，通過對比可知母線式接線其可靠性較高，符合當今配電網發展的要求。

關鍵詞：配電網 接線方式 可靠性

隨著我國國民經濟的快速發展以及人民生活水平的不斷提高，用電需求量也逐漸增加，而配網系統位于電力系統的末端，與用戶的聯系最為密切，整個電力系統對用戶的供電質量和供電能力最終都是由它來保障和實現，針對供電可靠性來說對配電網的要求也越來越高[1]。但是就目前國內得配電網規劃和建設的過程中，對于接線模式應用的詳細設計規范尚未形成，配電網的網架結構建設混亂無序。其中出版的《城市電力網規劃設計導則》描述了各種配電網的接線形式，以及給出了目前應用的電纜線路、架空線路各種典型接線方式，但是接線方式的應用要求仍沒有規定。在國內和國外的大多數的接線模式中在可靠性方面都存在著一定程度的不足，需要在結構上進行適當的改造。文獻[1]是按照供電區域的負荷密度來設計改造及選擇合適的配網的接線方式，使可靠率達到最佳。文獻[2]中對中壓配電網電纜線接線模式和多種中壓配電網架空線接線模式進行了分析，提出應結合不同地區的經濟發展情況和人民生活水平，來選擇適合當地的接線方式。在經濟發展相對滯后的城市中，其中目標年網架一般采用的是三分段H聯絡架空接線模式；在經濟發展較發達城市中，目標年網架適宜采用的是環網接線、雙“Ⅱ”接線或電纜雙電源出線等接線模式，以此來提高供電的可靠性和穩定性。所以在選擇合適當地的配電網接線方式時，要充分吸取國內外的設計經驗，并結合本地區實際情況，選擇合適的接線方式。

針對目前國內外的接線方式所面臨的問題，本文提出了一種新型的接線方式即母線式接線，其具有可靠性高，經濟性好的優點，符合當前配電網建設與發展的要求。

一.配網接線方式提高可靠性中的作用

多種因素可以影響配網的可靠性，本文中討論的配電網接線方式就是其中一種。配網可靠性RS-1（reliability on service in total）的計算公式為：

用戶的平均停電時間是由每次停電的檢修時間和停電次數等多種情況共同決定的。配電網的接線方式對可靠性大小的影響主要是從停電范圍、降低停電檢修時間，減少停電次數等方面來作用的，通常，在其他外部條件保持不變的情況下，停電次數是由環網率的高低來決定的，環網率越高則停電次數越小，這樣一來供電可靠性也是越高。通過提高各線路之間的聯系，在各條線路間的聯系越多時，通過自備投裝置自動將某條發生故障線路的供電電源切換到另一側電源來持續供電。但是隨著線路的聯系越多，開關設備使用量也越多，這樣發生故障的可能性也增加了，從而供電可靠性的提高也會受到影響。

二.母線式與串級式接線可靠性分析

串級式將線路主干用多個斷路器分段連接，依靠保護延時選擇性切除故障，減少故障停電損失。其結構圖如下，該方式存在如下問題：

1、由于配網線路往往分段及分支較多，而每段長度較短，造成保護配置困難，很難做到選擇性切除故障，為避免出現變電站出線開關越級跳閘而將每段保護時間級差設定很小，實際難以實現，往往出現末端故障跳整串情況。

2、配網運行中，特別是電纜線路，故障多由末端分支用戶引發，主線路本體故障幾率不大，此種保護方式未能利用此項特點，造成裝備配置冗余而效率不佳。

母線式結線方式：主線只設置一到二個保護斷點，而對于分支線路配置二級保護（環網柜斷路器及分支箱熔絲柜），重點處理用戶分支故障，避免其越級至主線。同時也避免了主干線多級保護時限配置的困難。其結構如下：

其可靠性大小的計算如下：

單條用戶出線故障未越級時損失負荷：

單條用戶出線故障越級但被環網柜斷路器切除時損失負荷：

主干線路故障引起負荷損失：

（因主干線路只有一級斷路器，若發生故障越級則由變電站斷路器切除，不增加額外負荷損失，故不計主干故障越級可能性。）

運行可靠率：

比較上述兩種接線方式的可靠率以及根據某市的接線及其負荷數據和平時電網運行中的經驗數據，其可靠性計算結果如下：

取（45*a）：（L*c）=9：1，

要使Ka-Kb>0，代入得：b%<6.4%

對于上述配電線路模型可靠性分析如下：

1、發生支線故障時，母線式結線方式可靠性高于串級式結線。（示例線路越級故障負荷損失率僅為串級式1/6）。

2、發生主線路故障時，串級式結線方式可靠性略優于母線式結線。（示例線路主線路故障負荷損失率比串級式高12.5%）

3、當故障越級幾率b%大于6.4%時（實際線路分支一般要小于45條，b%閾值還要更小），母線式結線方式可靠率高于串級式結線方式。

3、結論

由以上分析可知母線式接線明顯優于串級式接線，有較強的工程推廣價值。

參考文獻

[1]能源部，建設部.城市電力網規劃設計導則[S].北京.中國水利電力出版社，1993

[2]楊蒔百，戴景辰，孫啟安.電力系統可靠性分析基礎及應用[M].北京：水利電 力出版社，1996

[3] 吳開貴，吳中福.基于敏感度分析的電網可靠性算法[J].中國電機工程學報， 2003，23（4）：53-56.

[4]葛少云，郭寅昌，劉洪，等.基于供電能力計算的高壓配電網接線模式分析[J].電網技術，2014，38（2）：406-411

[5]丁建立，陳增強， 袁著祉. 遺傳算法與螞蟻算法融合的馬爾可夫收斂性分析[J]. 自動化學報， 2004，（04）