基于10kV配電網網架結構和設備選型的供電可靠性研究

姚勇

摘要：供電可靠性是配電網網架結構和設備選型控制應用的基本要求。本文以10kV配電網為例，在闡述城市配電網網架結構類型的基礎上，就10kV中壓電纜網網架結構和設備選型供電可靠性展開分析，期望能為城市配電網絡控制提供參考，確保配電網網架結構和設備選型控制應用的可靠性、安全性。

關鍵詞：10kV配電網;網架結構;設備選型;可靠性

城市化背景下，我國配電網網絡基礎架構日益完善，配電設備應用形式也逐漸豐富。在配地網系統中，網架結構和設備選型對于供電的可靠性具有深刻影響;有必要進行配電網網架結構和設備選型的系統控制和全面優化。基于此，本文立足于10kV配電網系統，就網架結構、設備選型對配電網供電可靠性的影響展開分析。

一、城市配電網網架結構

中壓架空網是我國城市中應用最多的一種網絡框架，其包含了輻射式、多分段單聯絡、多分段多聯絡式三種基本形式[1]。就輻射式而言，其網絡架構的接線較為簡單、清晰，而且從網絡設備層面來看，設備運行也較為方便。此外，輻射式中壓架空網的建設投資較少。但要注意的是，一旦架空網出現故障，則停電的范圍較大，這嚴重地影響了供電的穩定性。作為輻射式的升級版，多分段單聯絡式中壓架空網的接線更阿基清晰，供電系統運行靈活。實際運作中，一旦網架結構出現故障，多分段單聯絡式的停電范圍集中在一個區域，這種方式可使得干線的運行負載率控制在50%。多分段多聯絡式配電網網架接線的負載率可達到67%～75%，該模式下，各線路均可在自己運行的區域內正常供電，這有效地降低了線路的故障發生率，提升了電路系統的可靠性，但配電網網架結構建設階段的投資較大（見圖1）。

二、10kV的中壓電纜網典型網架

對于10kV的中壓電纜網而言，其網架形式類型較多，除單射式、雙射式外，單環式、雙環式也是其重要的架構形式，此外10kV中壓電纜網的網架結構還包括供電設備。

就單射式、雙射式中壓電纜而言，其接線方式均不滿足N-1要求，但當主干線處于正常運行狀態是，接線的負載率可達到100%。單環式一般多采用異站單環接線方式;該類型配電網接線線路清晰、運行靈活，且可靠性得到了大大提升。在單環式接線模式下，線路的備用容量保持在50%作用。要注意的是，當不具備條件時，單環式配電網采用同站不同母線單環接線方式;對于單環網尚未形成的狀況，需將線路與現狀架空線路暫時連接在一起。與其他接線方式相比，雙環式配電網是最可靠、最靈活的接線方式，其能使得客戶同時得到兩個方向的電源，滿足N-1的基本要求。N供一備用電模式下，線路的平均負載率有所不同，這種線路繁瑣復雜，且聯絡線路的長度較大，投資較高;在實際應用中，還應注重N供一備線路負載率的有效提升[2]。

三、基于10kV配電網的網架結構和設備選型可靠性研究

1、設備選型

在相同的供電需求下，采用不同的網架模式進行網架結構可靠性，并找出其差別可實現邊界條件的有效研究。具體研究要點為：先注重負荷密度的系統控制，統籌并計算系統對不同負荷密度的承載了，最終結合計算結果，可選擇出最適合的設備類型。

2、設備選型故障處理方法

最小割集法在網架結構評估中的應用較多，該方法是基于“配電系統的故障模式與系統的最小割集有最直接地聯系”這一原理而展開的。其中就最小割集中而言，其主要是由許多元件的結合而組成的，一旦集合在工作中產生故障，則系統發生癱瘓失效的概率會大大增加，且這種故障具有不可逆特征。這種模式下，最小集合之間存在并聯關系，這使得對于具體狀態的控制集合在小的集合范圍內，不會對其他設備的運行產生影響。值得注意的是，在實際應用中，最小割集法實現了設備選型上網絡約束的評估，這確保了設備運行評估結果的準確性，有助于提升設備運行穩定，防控設備運行薄弱環節。

3、可靠性參數

依托可靠性參數可實現10kV配電網的網架結構和設備選型可靠性的準確評價。在配電網系統可靠性評價中，先要將兩者的中壓電氣接線結構設置相同的數值，這樣才能使得兩者具有相同的可靠率指標;其次應調整電源供電負荷，并使其保持到最大值;最后觀察并分析中壓電氣接線結構，若兩者哪一方在這時出現了故障，則表明哪一方的可靠性有待提升。結合電力工程項目實踐可知，低壓用戶配電網系統網絡架構的可靠性較高，但相比之下，高壓用戶的電壓指數更加強勁。從設備選型層面來看，單環式與雙環式相結合模式的應用較多，其能在降低配電網網架結構建設成本的同時，最大限度地保證配電網網絡架構的穩定性，確保電力系統使用高效、安全。

結語

配電網網架結構和設備選型對于供電的可靠性具有深刻影響，10kV的配電網架結構選擇中，架空網網架的應用較多，這是因為10kV架空網網架運行模式更加穩定，安全性更加突出，能有效地防范運行設備故障問題發生。基于此，在新時期的城市10kV配電網建設中，可加大架空網模式的選擇和應用，以此來提升配電網運行效率，減少配電輸出故障，促進電力產業的持續、穩定發展。

參考文獻

[1]胡列翔，鄭偉民，王蕾，等.基于配網拓撲矩陣的供電可靠性評估[J].電網與清潔能源，2019，235（2）：48-55.

[2]許悅，余濤.網絡拓撲結構與供電可靠性的數學關系分析[J].電力系統自動化，2019，43（2）：168-175.