何容

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昭通供電局，昭通 657000)

10 kV配電網(wǎng)的接線模式分析

何容

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昭通供電局，昭通 657000)

合理的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是保證電力供應(yīng)的重要一環(huán)。本文對(duì)1O kV配電網(wǎng)典型接線模式進(jìn)行了研究，從特點(diǎn)、適用條件方面對(duì)不同接線模式進(jìn)行分析。找出適當(dāng)?shù)?0 kV配電網(wǎng)的接線模式并加以改進(jìn)，最終使其適應(yīng)昭通配網(wǎng)現(xiàn)階段的發(fā)展。

供電；可靠性；配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)；接線模式

0 前言

減少停電時(shí)間的方法有提升管理、采用新技術(shù)、優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)、采用自動(dòng)化等一系列措施。昭通配網(wǎng)通過(guò)這些年的發(fā)展，管理逐漸規(guī)范，帶電作業(yè)、狀態(tài)檢修等新技術(shù)逐步推廣，這兩種方法已經(jīng)應(yīng)用于減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。配電網(wǎng)作為電力供應(yīng)的最終環(huán)節(jié)，是影響供電可靠性的關(guān)鍵因素。縱觀國(guó)內(nèi)外供電可靠性高的配電網(wǎng)，其接線模式都比較合理，具備較高的轉(zhuǎn)供率，在此基礎(chǔ)上使用快速的繼電保護(hù)或采用自動(dòng)化進(jìn)一步提升供電可靠性。而昭通配網(wǎng)處于發(fā)展初期，接線模式比較原始，自動(dòng)化程度幾乎為零。這兩方面的改變將對(duì)昭通配網(wǎng)的可靠性有較大提高。[1-3]

一些供電可靠性較高的配電網(wǎng)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(zhǔn)的接線模式，不能直接采用。文中在對(duì)昭通配網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了當(dāng)前主流的幾種配電網(wǎng)接線模式。根據(jù)昭通配網(wǎng)現(xiàn)階段情況，選擇了其中 “4-1”主備接線模式作為城網(wǎng)的主要接線模式，并以此為基礎(chǔ)略做修改，使其可充分利用昭通配網(wǎng)目前的環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜。選擇單環(huán)網(wǎng)接線模式為農(nóng)網(wǎng)的主要接線模式，并在此基礎(chǔ)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(wǎng)向高供電可靠性，高度自動(dòng)化配網(wǎng)發(fā)展的中間過(guò)渡模式，短期內(nèi)可以減少投資，提高供電可靠性。

1 配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

昭通配電網(wǎng)由城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)兩部分組成：城網(wǎng)目前有單輻射、單環(huán)網(wǎng)等基礎(chǔ)接線模式和一些非標(biāo)準(zhǔn)接線模式等多種模式共存；農(nóng)網(wǎng)目前主要為輻射接線，線路分段斷路器較少，線路負(fù)荷輕供電半徑大，線路支路多。昭通氣候復(fù)雜，春天大風(fēng)、夏天雷擊、冬天冰凌加上局部地區(qū)常年多霧，對(duì)10 kV線路的安全運(yùn)行帶來(lái)了極大的威脅，由于線路所經(jīng)地區(qū)氣候環(huán)境惡劣，故障率高，而線路故障一般跳電源側(cè)斷路器，造成故障巡線時(shí)間長(zhǎng)。昭通配網(wǎng)中10 kV母線基本都是單母線分段模式，母線檢修時(shí)10 kV網(wǎng)絡(luò)除城網(wǎng)線路外不具備倒供電條件?，F(xiàn)在的配電網(wǎng)接線模式轉(zhuǎn)供率低，全部農(nóng)網(wǎng)和部分城網(wǎng)不具備轉(zhuǎn)供電條件，而具備轉(zhuǎn)供電條件的城網(wǎng)主要是非標(biāo)準(zhǔn)接線，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，加上各段負(fù)荷分布不均，沒(méi)有電流監(jiān)測(cè)手段，容易造成倒負(fù)荷后線路過(guò)負(fù)荷等情況。在這類地區(qū)如果不加強(qiáng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)，不能從根本上解決轉(zhuǎn)供負(fù)荷問(wèn)題，對(duì)減少停電時(shí)間成效不大。因此需要對(duì)昭通配電網(wǎng)接線模式進(jìn)行優(yōu)化，為后續(xù)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。

2 配電網(wǎng)接線模式分析

配電網(wǎng)接線主要有低可靠性的單輻射接線，中可靠性的單環(huán)網(wǎng)、三分段三聯(lián)絡(luò)、“N-1”單環(huán)網(wǎng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、建設(shè)投資低，擴(kuò)展方便，可靠性差。當(dāng)線路或設(shè)備故障、檢修時(shí)，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(yùn)行時(shí)的負(fù)載率可達(dá)到100%。

單環(huán)網(wǎng) (如圖1中b)：較單輻射接線增加了聯(lián)絡(luò)斷路器，可靠性比單輻射式接線模式大大提高，接線清晰、運(yùn)行比較靈活。任何一個(gè)區(qū)段故障，非故障段可通過(guò)轉(zhuǎn)供恢復(fù)供電。滿足 “N-1”要求，考慮電源故障時(shí)轉(zhuǎn)移負(fù)荷最多的情況，主干線正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率將控制在50%。

三分段三聯(lián)絡(luò) (如圖1中c)：每段均通過(guò)聯(lián)絡(luò)斷路器與電源相連，由于聯(lián)絡(luò)較多，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。當(dāng)任何一段線路出現(xiàn)故障時(shí)，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(fù)荷可分段倒至相鄰線路，負(fù)載率可達(dá)75%。

雙環(huán)網(wǎng) (如圖1中d)：本質(zhì)上是由兩個(gè)獨(dú)立的單環(huán)網(wǎng)組成。在滿足 “N-1”的前提條件下，主干線正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率僅為50%，投資較大。雙環(huán)網(wǎng)易于為用戶提供雙路電源供電，可靠性較高。

“N-1”單環(huán)網(wǎng) (如圖1中e)：N條電纜線路連成電纜環(huán)網(wǎng)，在正常運(yùn)行時(shí)，每條線路均應(yīng)留有50%的裕量。這種接線模式在運(yùn)行時(shí)比較靈活，使線路供電的可靠性增加。而從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，這種接線和單環(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)，其中有1條線路作為公共的備用線路，正常時(shí)空載運(yùn)行，兩外N-1條線路滿載運(yùn)行，若其中1條運(yùn)行線路出現(xiàn)故障，則可以通過(guò)操作線路斷路器把負(fù)荷轉(zhuǎn)移到備用線路?！癗-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(yōu)點(diǎn)是供電可靠性較高，線路的利用率也較高。

圖1 配電網(wǎng)基本接線模式

2.2 高可靠性配電網(wǎng)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(shí)僅短時(shí)停電；巴黎三環(huán)網(wǎng)接線模式：由兩座變電站引出三條線路構(gòu)成三環(huán)網(wǎng)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行。每座配電室雙路電源分別T接自三環(huán)網(wǎng)中其中兩回，其中一路為主供，另一路為熱備用。線路故障時(shí)備自投將負(fù)荷切至另一條線路，線路故障停電時(shí)間短。線路利用率在40%以內(nèi)，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(gè)變電站引出兩回線自環(huán)構(gòu)成單環(huán)網(wǎng)即一個(gè)花瓣。不同電源變電站的花瓣間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，處于常開(kāi)狀態(tài)，事故情況下可通過(guò)遠(yuǎn)方操作，將負(fù)荷倒至另一變電站運(yùn)行。線路采用差動(dòng)保護(hù)，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(wǎng)結(jié)構(gòu)模式優(yōu)化

昭通負(fù)荷密度較低，在投資有限又需提高可靠性的實(shí)際情況下，主要從以下四點(diǎn)對(duì)接線模式加以篩選。

可靠性：采用有備用方式，提高線路轉(zhuǎn)供率。

經(jīng)濟(jì)性：盡量使用現(xiàn)有配電網(wǎng)設(shè)備，減少投資；提高線路負(fù)載率。

靈活性：運(yùn)行操作簡(jiǎn)單靈活，易于查找隔離故障。

發(fā)展性：利于后續(xù)自動(dòng)化建設(shè)或向高可靠性接線模式過(guò)渡。

綜合以上幾點(diǎn)，高冗余度的三雙接線和全線采用差動(dòng)保護(hù)的花瓣接線由于投資高不適用，單輻射無(wú)備用，單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)、“N-1”單環(huán)網(wǎng)接線負(fù)載率低，三分段三聯(lián)絡(luò)相對(duì)復(fù)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(wǎng)目前基本具備轉(zhuǎn)供條件，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分段較多 (2段到11段不等)。出現(xiàn)故障時(shí)將跳變電站側(cè)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(shù)約為段數(shù)減1后的3倍。加上線路負(fù)荷分配不均，對(duì)部分重負(fù)荷線路需要分成3-4段轉(zhuǎn)至其他線路供電。因此從故障開(kāi)始到查出故障段，再到非故障段負(fù)荷轉(zhuǎn)供完畢，操作多，耗時(shí)長(zhǎng)。針對(duì)以上現(xiàn)狀，對(duì)采用的 “N-1”主備接線中的 “4-1”主備接線模式加以改進(jìn)，使之變成分段聯(lián)絡(luò)型 “4-1”主備接線 (如圖2)。此接線模式的優(yōu)點(diǎn)，首先充分利用昭通配網(wǎng)目前的環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，不需投入大量資金更換設(shè)備，城網(wǎng)只需投入人力物力更改線路連接方式就可實(shí)現(xiàn)；其次由于采用了分段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，在考慮負(fù)荷同時(shí)率情況下，對(duì)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(shù)控制在3-6段，故障查找在步數(shù)減少至原來(lái)的一半、而轉(zhuǎn)供負(fù)荷時(shí)僅需2步即可完成，操作靈活；分段聯(lián)絡(luò)型“4-1”主備接線相對(duì)比較標(biāo)準(zhǔn)，有利于自動(dòng)化的實(shí)施。

圖2 分段聯(lián)絡(luò)型 “4-1”主備接線

昭通農(nóng)網(wǎng)線路負(fù)荷輕，為提高供電可靠性，選用單環(huán)網(wǎng)接線模式為中短期的目標(biāo)接線模式。由于農(nóng)網(wǎng)線路長(zhǎng)，分枝多且長(zhǎng)，加上昭通惡劣的自然環(huán)境，線路故障率高，為了適應(yīng)昭通的運(yùn)行條件，減少故障停電范圍，本文改進(jìn)了單環(huán)網(wǎng)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(gè)到三個(gè)分段的單輻射接線，分枝較長(zhǎng)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(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，單環(huán)網(wǎng)盡量采用與其它站互聯(lián)，不具備條件時(shí)采用本站自環(huán)方式形成單環(huán)網(wǎng) (如圖3所示)。這樣在支線故障或檢修時(shí)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(shí)可以轉(zhuǎn)供。這樣可以縮小故障或檢修的停電范圍，同時(shí)也解決了電源性停電不能轉(zhuǎn)供的問(wèn)題，減少了客戶停電時(shí)間，提高了供電可靠性。表1為假設(shè)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(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，帶分枝單環(huán)網(wǎng)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(xiàn)在氣候惡劣的分枝線路，平均停電范圍將進(jìn)一步縮小從而停電時(shí)間進(jìn)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(huán)網(wǎng)接線

4 結(jié)束語(yǔ)

配電網(wǎng)采用這兩種接線模式，可以最大限度的保留現(xiàn)有設(shè)備，減少工程量?？稍诙唐趦?nèi)使客戶平均停電時(shí)間減少，可以滿足大多數(shù)客戶當(dāng)前對(duì)電力可靠性的需求。對(duì)于少部分對(duì)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(guò)運(yùn)行方式調(diào)整恢復(fù)供電，但這兩種接線模式也有其局限性。第一，對(duì)于配變壓器故障將終止供電；第二從出現(xiàn)故障到非故障段恢復(fù)供電需要一定時(shí)間，這個(gè)時(shí)間與配網(wǎng)自動(dòng)化程度有關(guān)，自動(dòng)化程度越高時(shí)間越短；第三不能滿足對(duì)間斷供電時(shí)間要求限制在秒級(jí)內(nèi)的客戶需求。這幾個(gè)問(wèn)題可在負(fù)荷密度增大，客戶對(duì)可靠性要求進(jìn)一步提高后通過(guò)提高保護(hù)水平，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化及雙接入等方法加以改變。由于這兩種接線模式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有較強(qiáng)的可塑性，易于向雙環(huán)網(wǎng)、三環(huán)網(wǎng)、花瓣型接線等模式轉(zhuǎn)變，因此這兩種接線模式只是作為一個(gè)適應(yīng)昭通當(dāng)前發(fā)展的過(guò)渡接線模式，為將來(lái)形成更高可靠性的雙環(huán)網(wǎng)接線、三雙接線、花瓣形接線或配網(wǎng)自動(dòng)化等打下基礎(chǔ)。

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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(wǎng)有限責(zé)任公司昭通供電局，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行分析工作 (e-mail)herong001＠im.yn.csg。