“鉆石型”配電網的網架結構及用戶接入原則研究

夏毅仁，錢建春，盧婧婧

(1.上海合澤電力工程設計咨詢有限公司，上海 200433；2國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201707)

為適應上海城市規劃、國家電網公司“具有中國特色國際領先的能源互聯網企業”發展戰略和上海世界一流城市配電網建設目標，解決現狀配電網的實際問題，國網上海市電力公司基于現狀配電網的條件和配電網發展目標，提煉出“鉆石型”配電網的網架結構，進而體系化開展“鉆石型”配電網的理論研究，從而完善“鉆石型”配電網的定義、功能及標準。

作為“鉆石型”配電網理論研究系列專題的組成部分，本文從用戶接入方面研究“鉆石型”配電網的適應性。

1 10 kV普通用戶接入“鉆石型”配電網模式及相關原則

1.1 開關站與配電室、環網室(箱)接入用戶容量

10 kV“鉆石型”配電網是指以開關站為核心節點、雙側電源供電、雙環網連接、開環運行、配置自愈的電纜主干網，具有“全電纜、全斷路器、全互聯、全自愈”的特征，如圖1所示。

開關站出線間隔采用斷路器，可供高裝接容量(單回裝接容量大于800 kVA)的用戶。

配電室、環網室(箱)出線間隔采用負荷開關+熔絲保護。在10 kV系統中若采用小電阻接地方式，考慮到零序電流保護整定值很難與熔斷器的熔斷曲線配合，因此當小電阻接地系統800 kVA以上和不接地系統1 000 kVA以上時，配電變壓器需配置反映相間故障的電流保護和反映接地故障的零序保護。

考慮上海10 kV系統主要采用小電阻接地方式，應控制配電室、環網室(箱)出線所供用戶裝接容量在800 kVA以下。

1.2 供電電源點的要求

一般用戶供電電源及接線有以下要求，具體如下。

(1)對普通電力用戶可采用單側電源供電。

(2)雙回路電力用戶應來自不同變電站、開關站、配電室、環網室(箱)或同一的變電站、開關站、配電室、環網室(箱)的不同母線段。

(3)常用雙回路供電時，宜采用同一電壓等級電源供電，一般不提供用于生產的備用電源，只提供用于檢修、保安的保安電源。

1.3 裝接容量800 kVA及以下的10 kV用戶接入模式

用戶單路用電容量小于等于800 kVA的10 kV用戶可由配電室、環網室(箱)接入供電，接入電網示意圖如圖2所示。

圖2 裝接容量800 kVA及以下的10 kV用戶接入模式

配電室接入供電的相關要求具體如下。

(1)雙回路的10 kV一般用戶，供電電源應來自配電室、環網室(箱)的不同10 kV母線。

(2)配電室、環網室(箱)出線直供用戶的電纜宜采用YJV-3×70 mm2。

1.4 裝接容量大于800 kVA的10 kV用戶接入模式

單路用電容量小于6 000 kVA且大于800 kVA的10 kV用戶應由開關站接入供電；單回線路所供容量6 000 kVA及以上時，若開關站進線承載能力允許條件下也可采用開關站供電模式，接入電網示意圖如圖3所示。

圖3 裝接容量大于800 kVA的10 kV用戶開關站接入模式

開關站接入供電的相關要求具體如下。

(1)雙回進線的一般用戶，進線電源應來自同一開關站的不同母線或不同開關站。

(2)開關站出線直供用戶的電纜宜采用YJV-3×240 mm2或YJV-3×120 mm2。開關站出線直供用戶的單回裝接容量大于4 000 kVA時，電纜也可采用YJV-3×400 mm2。

10 kV用戶的單回線路所供容量在6 000 kVA及以上，在周邊開關站無法接入時，可由變電站接入供電，接入電網示意圖如圖4所示。

圖4 裝接容量大于6 000 kVA的10 kV用戶變電站接入模式

變電站接入供電的相關要求具體如下。

(1)雙回進線的一般用戶，進線電源應來自同一個110(35) kV變電站不同10 kV母線或不同變電站。

(2)所供一般用戶的單回線路所供容量應大于等于6 000 kVA，并嚴格控制變電站直供模式。

(3)變電站出線直供用戶的電纜宜采用YJV-3×400 mm2。

2 10 kV重要用戶接入“鉆石型”配電網的模式研究

2.1 重要電力用戶的定義

重要電力用戶是指在國家或者本市的社會、政治、經濟生活中占有重要地位，中斷供電將可能造成人身傷亡、較大環境污染、較大政治影響、較大經濟損失，社會公共秩序嚴重混亂的本市電網供電范圍內電力用戶。

根據供電可靠性及中斷供電對人身安全、政治、經濟、環境保護、社會秩序造成的損失或者影響的程度，將重要電力用戶分為特級、一級、二級重要電力用戶。重要電力用戶的分級和確定參見《上海市電力公司重要電力用戶供用電安全管理細則》[1-3]。

2.2 一級重要電力用戶接入模式

一級重要電力用戶可采用變電站接入供電或開關站接入供電。為避免其他用戶電源線路故障造成一級重要電力用戶陪停，不宜采用配電室、環網室(箱)供電。10 kV一級重要電力用戶開關站接入模式如圖5所示。

圖5 10 kV一級重要用戶開關站接入模式

一級重要電力用戶接入供電的相關要求具體如下。

(1)一級重要電力用戶電源必須來自于不同的變電站或不同開關站，在用戶單回電源線路所供裝接容量低于6 000 kVA時，優先選擇開關站接入供電。

(2)當電源來自開關站時，開關站對應的上級電源應追溯至不同的上一級變電站。同時重要用戶電源進線應來自不同的線路通道(進站端除外，但電纜敷設時應保持一定間隔)。

(3)一級重要電力用戶的進線電纜應采用排管敷設。

2.3 二級重要電力用戶接入模式

二級重要電力用戶具備雙回路供電條件，接入模式與雙回路普通用戶一致。

3 “鉆石型”配電網在用戶接入方面的優勢

3.1 “鉆石型”配電網的用戶接入特點

在用戶接入方面，“鉆石型”配電網構建了一個“以用戶為中心”、“不停電”的網架結構。其中，單回電源線路所供裝接容量高于800 kVA的10 kV用戶，可接入10 kV開關站；單回電源線路所供裝接容量低于等于800 kVA的10 kV用戶，可接入10 kV配電室；低壓用戶可就近接入10 kV開關站或配電室的低壓側[4]。

“以用戶為中心”的“鉆石型”配電網如圖6所示。同時，接入用戶的10 kV開關站或配電室，在任意一回10 kV及以上公共電網線路故障時均能夠保障用戶不停電。

圖6 “以用戶為中心”的“鉆石型”配電網

3.2 “鉆石型”配電網與傳統雙環網在用戶接入方面的對比

“鉆石型”配電網與傳統雙環網用戶接入模式對比如圖7所示。

圖7 “鉆石型”配電網與傳統雙環網用戶接入模式對比

“鉆石型”配電網與傳統以環網室(箱)為節點的雙環網相比，具有以下優勢。

(1)適應性強：“鉆石型”配電網在地塊內提供了不同容量10 kV用戶和低壓用戶的接入電源，可以適應地塊內用戶情況的差異化，形成了以10 kV開關站、配電室和環網室(箱)為核心的中低壓用戶接入的平臺。

(2)不影響供電可靠性：傳統雙環網中用戶接入時需就近新增環網(室)柜，并接入主環網線；當用戶單回容量增容至800 kVA以上或大于800 kVA的用戶接入已建環網柜時，環網柜出線側需改造為斷路器，接入工程在主干環網上均會產生線路停電，影響供電可靠性。“鉆石型”配電網中用戶接入均不影響主干環網線路的運行，不會產生停電時間。

(3)用戶接入費用低：傳統雙環網中10 kV用戶接入線路需延伸至地塊邊界，并產生主干環網接入新建環網柜的費用。“鉆石型”配電網中用戶接入線路在地塊內就近接入，相對接入線路較短，用戶投資費用較低。

(4)對站址、通道資源要求較低：“鉆石型”配電網中用戶接入電源站址相對集約化(單站址可提供電源間隔多、可同時提供中壓與低壓電源間隔)，可避免市政道路上設置大量環網室(箱)或箱變，提升市容環境。在通道上，傳統雙環網需多個地塊內延伸市政道路的電纜通道，“鉆石型”配電網用戶接入線路通道可在地塊內敷設，相對通道長度短。

由此可見，“鉆石型”配電網在用戶接入的便利性、適應性、建設難度和用戶投入均優于傳統雙環網，有利于營商環境的提升，同時在用戶接入時無需改變主干網架、不產生停電時間，避免了用戶接入對電網網架結構和供電可靠性的影響。

4 “鉆石型”配電網對業擴技術原則的影響分析

用戶業擴工程執行《國網上海市電力公司新建住宅區供電配套工程技術導則(2014版)》和《國網上海市電力公司非居民電力用戶業擴工程技術導則(2014版)》，結合“鉆石型”配電網的網架結構、設備選型及保護配置的研究結論，主要對10 kV開關站結構及配置產生影響，需提出新的要求。

(1)進一步加強用戶供電方案應以配電網規劃為依據。原技術導則中10 kV開關站采用單環網接線，在供電方案編制時需與配電網規劃核對開關站進線的電源變電站。但實施“鉆石型”配電網后，供電方案編制還應考慮開關站在雙環網中的節點位置、開關站進線的電源變電站或開關站、雙環網主干線環出方向等內容，這需用戶供電方案與配電網規劃緊密結合。

(2)開關站網架結構和接線模式需調整。開關站最終接線模式由單環網調整為雙環網接線，電網過渡期間開關站在雙側電源變電站或雙環網內其他開關站尚未建設時，可采用單環網接線，但在開關站規模、進出線通道、自愈系統等應按最終接線預留，開關站土建、進出線通道和開關設備選型一次建成。

(3)開關站規模需調整。開關站進出線規模需增加2回主干出線規模，即原技術導則中2進6出、2進10出、2進14出規模調整為2進8出、2進12出、2進16出(出線含2出主干環網線路)。

(4)設備選型中需強調流變的規格說明。按“鉆石型”配電網接線需求，考慮在配電網建設時開關站在雙環網中的節點位置可能存在調整情況，建議新建開關站進線開關及主干線出線開關的流變均采用800(400)/5 A規格。

(5)增加關于自愈系統的技術原則。在保護及自動化中增加自愈系統的說明，新建開關站環入已建雙環網或形成雙環網時，自愈系統一次建成；在電網過渡期間，開關站采用單環網時，需預留建設自愈系統的空間與接口。

(6)增加對開關站至市政道路之間電纜排管規模的規定。按“鉆石型”配電網接線中開關站雙環網接線的要求，考慮開關站主干環網線路進出線路均為雙拼線路，需電纜排管孔數8孔；開關站可能存在供地塊外出線，需電纜排管孔數2～4孔；開關站自愈系統、保護及信息的通信要求，需電纜排管孔數2孔(用于敷設光纜)；檢修及預留需電纜排管孔數2孔，則開關站至市政道路之間所需孔位14～16孔，因而建議在技術導則增加開關站至市政道路之間的電纜排管孔位數不少于16孔。

5 開關站雙環網接入用戶容量的說明

5.1 開關站雙環網接入用戶容量分析

在開關站雙環網目標接線時首端電纜進線采用雙拼YJV-3×400 mm2，則線路額定載流量為720 A，最大輸送負荷約12 000 kW，每組開關站雙環網最大輸送負荷約24 000 kW。

按上海市需用系數研究成果，取各產業用戶需用系數的推薦值計算，開關站雙環網接入用戶容量如表1所示。

表1 分產業用戶需用系數推薦值

在表1中，對于居民區1組開關站雙環網接線建議接入容量控制在80 000 kVA以內，在非居民區如用戶為雙回路為主時，接入容量控制在68 000 kVA以內，如用戶為單回路為主時，接入容量控制在35 000 kVA以內。

在實際電網中，開關站雙環網所供的用戶產業性質、用戶電源回數存在較大的差異，開關站雙環網可接入用戶容量將隨用戶情況不同將存在較大變化，因而不推薦采用用戶容量控制開關站雙環網環入開關站的數量或接入用戶的數量，雙環網中的用戶接入應按環網線路的負荷開展校核，以提升線路利用率。

5.2 10 kV用戶容量限額提升對“鉆石型”配電網的影響

如10 kV用戶容量限額提升至12 600 kVA，1組開關站的雙環網接線中接入1個12 600 kVA用戶時，剩余開關站可接入約67 400 kVA的居民用戶容量或約55 400 kVA的非居民配變容量，接入用戶數量及開關站間隔利用仍可保持較高水平。

當10 kV用戶容量限額進一步提升時，如1組開關站雙環網接線中接入1個18 900 kVA及以上用戶時，剩余開關站可接入容量將下降至61 100 kVA(居民)或49 100 kVA(非居民)，即開關站剩余可接入容量不足75%，此時將大幅減少開關站接入用戶數量，從而限制了“鉆石型”配電網作用的發揮，高容量用戶接入模式趨于采用110(35)kV變電站直供模式。

為適應上海“鉆石型”配電網的發展，建議10 kV用戶容量限額提升需控制在8 000～12 600 kVA。

6 結語

(1)在“鉆石型”配電網網架結構情況下，10 kV普通用戶及重要用戶接入“鉆石型”配電網的典型模式與現有技術原則基本保持一致。

(2)“鉆石型”配電網構建了一個“以用戶為中心”、“不停電”的網架結構。“鉆石型”配電網在用戶接入的便利性、適應性、建設難度和用戶投入均優于傳統雙環網，有利于營商環境的提升，同時在用戶接入時無需改變主干網架、不產生停電時間，避免了用戶接入對電網的網架結構和供電可靠性的影響。

(3)“鉆石型”配電網對用戶接入技術原則修訂內容包括：進一步加強用戶供電方案應以配電網規劃為依據、調整開關站網架結構和接線模式、調整開關站規模、設備選型中強調流變的規格說明、增加關于自愈系統的技術原則、增加對開關站至市政道路之間電纜排管規模的規定。

(4)按上海需用系數計算，對于居民區1組開關站雙環網接線建議接入容量控制在80 000 kVA以內，在非居民區如用戶為雙回路為主時，接入容量控制在68 000 kVA以內，如用戶為單回路為主時，接入容量控制在35 000 kVA以內。但不推薦采用用戶容量控制開關站雙環網環入開關站的數量或接入用戶的數量，雙環網中的用戶接入應按環網線路的負荷開展校核，以提升線路利用率。