上海10 kV配電網(wǎng)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀分析

錢建春，蔡 斌，任明珠，曹基南，李 媛

(國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上海 201707)

1 10 kV配電網(wǎng)的“優(yōu)化突破”之路

上海10 kV架空網(wǎng)一直以來均采用多分段適度聯(lián)絡(luò)的接線，而10 kV電纜網(wǎng)近年來不斷進(jìn)行優(yōu)化。下面具體介紹10 kV電纜網(wǎng)的發(fā)展歷程。

1.1 2000年以前

2000年以前，上海10 kV電纜網(wǎng)規(guī)模相對較小，電纜網(wǎng)主要采用變電站直供的配電室、環(huán)網(wǎng)室(P型站)和戶外環(huán)網(wǎng)箱、箱變(W型站)為節(jié)點(diǎn)的單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 以配電室、環(huán)網(wǎng)室和戶外環(huán)網(wǎng)箱、箱變單元為節(jié)點(diǎn)的單環(huán)網(wǎng)示意圖

1.2 2000—2003年開關(guān)站試點(diǎn)推廣

2000—2003年提出了開關(guān)站理念并開展試點(diǎn)。2000年和2002年，上海市物價局發(fā)布了《關(guān)于核定市區(qū)普通新建住宅供電配套工程費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的通知》(滬價經(jīng)(2000)第152號)和《關(guān)于外環(huán)線以外地區(qū)新建住宅供電配套工程費(fèi)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的通知》(滬價公(2002)009號)，新建居民小區(qū)供電配套工程開始實(shí)施定額收費(fèi)，解決了居民小區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)的投資費(fèi)用渠道。與此同時，國網(wǎng)上海市電力公司配套研究標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的配電網(wǎng)建設(shè)方案，首先提出在居民小區(qū)中建設(shè)10 kV開關(guān)站，并結(jié)合新建居民小區(qū)開展開關(guān)站試點(diǎn)工程[1-3]。

1.3 2004—2011年確立開關(guān)站單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2004—2006年制定了開關(guān)站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2004年，在《上海電網(wǎng)若干技術(shù)原則(第三版)》中首次將開關(guān)站納入上海10 kV配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)原則中，明確建筑面積在40 000 m2以上的新建住宅小區(qū)內(nèi)應(yīng)建設(shè)開關(guān)站。隨后2006年，在《上海市電力公司中低壓電網(wǎng)技術(shù)原則及典型設(shè)計(試行稿)》中進(jìn)一步細(xì)化了開關(guān)站的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，明確了開關(guān)站采用全斷路器配置、10 kV側(cè)采用單母線分段接線、分段開關(guān)設(shè)備自投保護(hù)等要求；明確了開關(guān)站進(jìn)線為單環(huán)網(wǎng)接線模式；明確了10 kV配電網(wǎng)分層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，即以開關(guān)站及其進(jìn)線單環(huán)網(wǎng)作為主干網(wǎng)，開關(guān)站供出配電室、環(huán)網(wǎng)室(P型站)和戶外環(huán)網(wǎng)箱、箱變(W型站)單環(huán)網(wǎng)作為次級網(wǎng)。以開關(guān)站(K型站)為節(jié)點(diǎn)的單環(huán)網(wǎng)示意圖如圖2所示。

圖2 以開關(guān)站(K型站)為節(jié)點(diǎn)的單環(huán)網(wǎng)示意圖

2004—2011年在居民小區(qū)中推廣應(yīng)用開關(guān)站為節(jié)點(diǎn)的單環(huán)網(wǎng)接線。隨著上海市居民地產(chǎn)快速發(fā)展，結(jié)合新建居民小區(qū)供電配套工程，在居民小區(qū)中大規(guī)模新建了開關(guān)站，“以開關(guān)站為核心節(jié)點(diǎn)”的上海10 kV配電網(wǎng)發(fā)展模式開始固化，并在商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)(非居民用戶)中試點(diǎn)推廣，但由于開關(guān)站的站址落實(shí)及投資分?jǐn)倖栴}，開關(guān)站建設(shè)在商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)推廣受阻。

1.4 2012—2017年開關(guān)站單環(huán)網(wǎng)走向成熟

2012年確立了開關(guān)站為核心節(jié)點(diǎn)的10 kV主干網(wǎng)結(jié)構(gòu)。隨著上海負(fù)荷密度的不斷提升，上海公司提出“大力發(fā)展110 kV公用電網(wǎng)、限制35 kV公用電網(wǎng)”的高壓配電網(wǎng)發(fā)展策略，110 kV變電站大容量主變的應(yīng)用要求提升10 kV配電網(wǎng)容量釋放能力，建設(shè)10 kV開關(guān)站的需求進(jìn)一步加大。與此同時，上海發(fā)改委發(fā)布了《上海市發(fā)展改革委關(guān)于本市35，10 kV非居民電力用戶供電配套工程試行定額收費(fèi)的通知》(滬發(fā)改價管〔2012〕021號)，解決了在商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)(非居民用戶)中建設(shè)開關(guān)站時站址落實(shí)和投資分?jǐn)偟绕款i問題，以開關(guān)站為核心節(jié)點(diǎn)的10 kV配電網(wǎng)發(fā)展模式全面確立[4-5]。

2014年在研究上海供電安全性提升需求后，提出了A+、A類地區(qū)110(35)kV配電網(wǎng)應(yīng)滿足檢修方式下“N-1”原則，進(jìn)而要求10 kV配電網(wǎng)需加強(qiáng)變電站站間負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力，結(jié)合高壓配電網(wǎng)發(fā)展策略的轉(zhuǎn)變和10 kV開關(guān)站的全面發(fā)展，上海高中壓配電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)面臨整體提升需求。上海公司編制了《上海電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則(試行)》，導(dǎo)則中首次提出了10 kV電纜網(wǎng)主干電網(wǎng)建設(shè)“以開關(guān)站為核心的環(huán)網(wǎng)接線模式”，進(jìn)一步明確“除大容量用戶專線外，變電站出線電纜僅供開關(guān)站”的原則和變電站間負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力定量要求，并首次提出了以開關(guān)站為核心節(jié)點(diǎn)的雙環(huán)網(wǎng)接線的設(shè)想。隨后，國網(wǎng)上海市電力公司發(fā)展部組織開展了全市開關(guān)站專項(xiàng)總體規(guī)劃，制定了不同類型地區(qū)開關(guān)站規(guī)劃落地措施。以開關(guān)站(K型站)。

2014—2017年，結(jié)合業(yè)擴(kuò)工程、輸變電配套出線工程、電網(wǎng)改造工程，上海加快建設(shè)以開關(guān)站為核心的單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過近18年的電網(wǎng)建設(shè)與改造，上海中壓主干電纜網(wǎng)已形成了開關(guān)站單環(huán)網(wǎng)為主的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

1.5 自2017年至今網(wǎng)架結(jié)構(gòu)再次突破

2017年，為適應(yīng)上海市“全球城市”總體規(guī)劃，貫徹落實(shí)國網(wǎng)公司建設(shè)世界一流城市配電網(wǎng)的戰(zhàn)略部署，國網(wǎng)上海市電力公司提出“力爭2020年內(nèi)環(huán)以內(nèi)中心城區(qū)率先基本達(dá)到東京電網(wǎng)發(fā)展水平”的電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)，啟動世界一流城市配電網(wǎng)建設(shè)和相應(yīng)配套研究工作。面對中心城區(qū)供電可靠性需求及負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力要求的進(jìn)一步提升，開展了開關(guān)站為核心的雙環(huán)網(wǎng)接線相關(guān)研究課題，包括雙環(huán)網(wǎng)接線的標(biāo)準(zhǔn)接線模式及其結(jié)構(gòu)配置要求、保護(hù)配置和自愈系統(tǒng)專題等。

2018—2019年，結(jié)合上海市架空線入地工程，按開關(guān)站雙環(huán)網(wǎng)接線開展了飽和目標(biāo)網(wǎng)架的專項(xiàng)規(guī)劃，并在青浦國家會展中心(進(jìn)口博覽會會址)地區(qū)試點(diǎn)建設(shè)了4個雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)并同步配置自愈系統(tǒng)。隨后，結(jié)合配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃，將開關(guān)站雙環(huán)網(wǎng)接線納入網(wǎng)格化技術(shù)細(xì)則中，明確了開關(guān)站雙環(huán)網(wǎng)目標(biāo)接線及具體技術(shù)要求，在2019年1月至5月以開關(guān)站雙環(huán)網(wǎng)接線為目標(biāo)網(wǎng)架，編制了國網(wǎng)上海市電力公司浦東、市區(qū)供電公司遠(yuǎn)景配電網(wǎng)規(guī)劃方案和近期過渡方案，形成網(wǎng)格化規(guī)劃典型范例。

2019年，在總結(jié)架空線入地工程及浦東、市區(qū)供電公司網(wǎng)格化規(guī)劃的經(jīng)驗(yàn)，在開關(guān)站雙環(huán)網(wǎng)接線的基礎(chǔ)上，提煉了上海特色的鉆石型配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

為節(jié)點(diǎn)的雙環(huán)網(wǎng)示意圖如圖3所示。

圖3 以開關(guān)站(K型站)為節(jié)點(diǎn)的雙環(huán)網(wǎng)示意圖

2 10 kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

(1)10 kV變電站直供用戶專線：現(xiàn)狀變電站10 kV直供用戶專線具有一定規(guī)模。

(2)10 kV架空網(wǎng)：現(xiàn)狀10 kV架空網(wǎng)采用多分段適度聯(lián)絡(luò)的接線模式。在架空聯(lián)絡(luò)方面以多聯(lián)絡(luò)為主，少部分線路為單聯(lián)絡(luò)，平均每回架空線路的聯(lián)絡(luò)數(shù)超過3個。在架空分段方面，平均每回架空線路的分段數(shù)，已達(dá)到3個以上，但還有少量偏遠(yuǎn)邊界地區(qū)線路存在無分段。少量線路存在無分段或分段負(fù)荷偏大的問題?，F(xiàn)狀10 kV架空多分段適度聯(lián)絡(luò)接線示意圖如圖4所示。

圖4 現(xiàn)狀10 kV架空多分段適度聯(lián)絡(luò)接線示意圖

(3)10 kV電纜網(wǎng)：現(xiàn)狀10 kV電纜網(wǎng)以單環(huán)網(wǎng)接線為主，其中主干網(wǎng)多數(shù)采用變電站供出以開關(guān)站為節(jié)點(diǎn)的單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，次級網(wǎng)采用由開關(guān)站供出以配電室、環(huán)網(wǎng)室、戶外環(huán)網(wǎng)箱、箱變組成的單環(huán)網(wǎng)接線或輻射接線。在中心城區(qū)、青浦國家會展中心等地區(qū)試點(diǎn)建設(shè)有少量的開關(guān)站雙環(huán)網(wǎng)接線?，F(xiàn)狀10 kV電纜主干網(wǎng)開關(guān)站單環(huán)網(wǎng)接線示意圖如圖5所示?，F(xiàn)狀10 kV電纜主干網(wǎng)開關(guān)站雙環(huán)網(wǎng)接線示意圖如圖6所示?，F(xiàn)狀10 kV電纜次級網(wǎng)開關(guān)站供出單環(huán)網(wǎng)接線示意圖如圖7所示?，F(xiàn)狀10 kV電纜次級網(wǎng)開關(guān)站供出輻射接線示意圖如圖8所示。

圖5 現(xiàn)狀10 kV電纜主干網(wǎng)開關(guān)站單環(huán)網(wǎng)接線示意圖

圖6 現(xiàn)狀10 kV電纜主干網(wǎng)開關(guān)站雙環(huán)網(wǎng)接線示意圖

圖7 現(xiàn)狀10 kV電纜次級網(wǎng)開關(guān)站供出單環(huán)網(wǎng)接線示意圖

圖8 現(xiàn)狀10 kV電纜次級網(wǎng)開關(guān)站供出輻射接線示意圖

3 10 kV配電網(wǎng)加強(qiáng)方向

3.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

(1)變電直供用戶專線數(shù)量較多，平均所供容量較小，造成變電站間隔和線路利用率較低。

(2)雖然上海中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)率達(dá)到100%，但是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)仍存在部分非標(biāo)準(zhǔn)接線(如架空線支接開關(guān)站、架空線串接電纜環(huán)網(wǎng)線路、環(huán)網(wǎng)室或戶外環(huán)網(wǎng)箱供開關(guān)站等)。

(3)10 kV電纜網(wǎng)主要為單側(cè)電源的單環(huán)網(wǎng)接線，限制了站間負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力；雙側(cè)電源的開關(guān)站單環(huán)網(wǎng)也無法實(shí)現(xiàn)站間負(fù)荷平衡。

(4)10 kV架空線分段不足，部分線路分段負(fù)荷較高、所供用戶數(shù)較多。

(5)存在少量線路供電半徑偏長(高于15 km)，主要集中在C類地區(qū)。

3.2 供電能力

(1)部分線路供電能力不足，線路處于重載或接近滿載，造成無法滿足“N-1”原則。

(2)中心城區(qū)部分變電站站間10 kV負(fù)荷轉(zhuǎn)移不足，無法支撐110(35)kV變電站滿足檢修情況下“N-1”原則。

10 kV配電網(wǎng)中配電自動化有效覆蓋率偏低，配電自動化終端覆蓋水平有待提高。

4 結(jié)語

為適應(yīng)上海市“全球城市”總體規(guī)劃，貫徹落實(shí)國網(wǎng)公司建設(shè)世界一流城市配電網(wǎng)的戰(zhàn)略部署，上海配電網(wǎng)的供電可靠性有了進(jìn)一步提升的需求。在高壓配電網(wǎng)和10 kV架空網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已定型的情況下，10 kV電纜網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化已成為進(jìn)一步提升中心城市供電可靠性的方向，同步還需解決現(xiàn)狀變電站直供用戶專線較多、線路利用率整體偏低、非標(biāo)準(zhǔn)接線等問題。