（中國電建集團(tuán)福建工程有限公司 福建福州 350003）

0 引言

電力系統(tǒng)是由生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)電能等部分構(gòu)成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)，配電網(wǎng)主要起分配電能的作用，在電力系統(tǒng)末端進(jìn)行電能分配。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中與用戶緊密相連的重要樞紐，其網(wǎng)架性能的強(qiáng)弱與廣大群眾的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，配電網(wǎng)的水平也決定著電能的傳輸質(zhì)量，電壓質(zhì)量，供電連續(xù)性［1-3］?，F(xiàn)有絕大多數(shù)的用戶停電故障是由電力系統(tǒng)中的配電部分造成的。隨著社會經(jīng)濟(jì)與人們生活水平的顯著提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的變化，產(chǎn)業(yè)升級的提升優(yōu)化，城市建設(shè)進(jìn)程的加快，電力體制改革逐步深入，配電網(wǎng)發(fā)展面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

多年來，隨著我國電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益強(qiáng)大完善，各級電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)都得到了顯著增強(qiáng)，極大程度上滿足了經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展與人們生產(chǎn)生活的用電需求，但10 kV 配電網(wǎng)水平依然較為薄弱，運(yùn)行管理水平較低，因此全面提升配電網(wǎng)供電連續(xù)性、電能質(zhì)量和智能化水平是當(dāng)前亟待需要解決的問題。改善當(dāng)前配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高供電可靠性，提高運(yùn)行管理水平，為全面建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。10 kV 配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃不合理、過多考慮經(jīng)濟(jì)性是造成當(dāng)前配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不強(qiáng)的決定性因素，合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對于當(dāng)前建設(shè)和優(yōu)化網(wǎng)架至關(guān)重要［4-5］。因此要想更好的發(fā)展當(dāng)前配電網(wǎng)，就需對配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，不僅確保配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本功能需求，同時在電力需求增加的情況下，仍然能夠支持配電網(wǎng)正常運(yùn)行。

配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要包括電纜與架空線路網(wǎng)架，本文對10 kV 配電網(wǎng)的電纜線路與架空線路進(jìn)行了研究，以當(dāng)前典型使用的10 kV 配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)［6-8］討論分析，列舉了10 kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的輻射、多分段適度聯(lián)絡(luò)、環(huán)網(wǎng)等接線的特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍，提出了典型10 kV 配電網(wǎng)供電方案，為10 kV 網(wǎng)架優(yōu)化升級提供關(guān)鍵的理論支撐。

1 10 kV 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

10 kV 配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)綜合考慮所處地域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)定位、劃分區(qū)域類型、負(fù)荷密度、負(fù)荷性質(zhì)、供電可靠性等需求，確定技術(shù)目標(biāo)和技術(shù)路線。10 kV 配電網(wǎng)接線主要選用架空、電纜以及架空電纜混合的接線方式，下文分別對架空與電纜接線方式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)展開研究。

1.1 10 kV 架空網(wǎng)

（1）10 kV 輻射式接線。10 kV 配電網(wǎng)架空網(wǎng)接線種類包括輻射、多分段單聯(lián)絡(luò)、多分段適度聯(lián)絡(luò)等3 種。輻射式接線結(jié)構(gòu)較為簡略明晰、設(shè)備利用率高、工程投資少，具體分成單輻射與雙輻射2 種連接方式。

單輻射接線即為單一電源供電連接方式，最大的特點(diǎn)是線路接線簡易，經(jīng)濟(jì)投資較小，但線路供電可靠性差。當(dāng)單一電源或線路發(fā)生檢修或故障時，整個線路停運(yùn)，不會有負(fù)荷的轉(zhuǎn)移。雙輻射接線即為雙電源供電接線方式，2 個電源點(diǎn)可以是來自不同變電站母線或者是相同變電站的不同的母線段，相比與單輻射接線模式，假若單電源或者線路發(fā)生檢修或者故障，且線路的負(fù)載率不超過50%時，可以通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)動作實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，保證供電連續(xù)性得到較大的提升。

（2）10 kV 多分段聯(lián)絡(luò)接線。多分段聯(lián)絡(luò)接線方式是通過分段開關(guān)對線路進(jìn)行分段，依靠若干個聯(lián)絡(luò)開關(guān)將來自不同變電站或相同變電站不同母線的10 kV 多條出線連接起來。當(dāng)其中任何單一分段發(fā)生故障時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)動作，使其故障分段負(fù)荷轉(zhuǎn)移到相鄰出線實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移，符合N-1 需求。當(dāng)僅通過一個聯(lián)絡(luò)開關(guān)將兩條出線連接起來時，稱之為多分段單聯(lián)絡(luò)，此時每條線路正常運(yùn)行時的負(fù)載率不大于50%。多分段聯(lián)絡(luò)接線當(dāng)任一分段出線停運(yùn)時，決不會干擾其它分段的正常工作，極大的提高了供電連續(xù)性。

1.2 10 kV 電纜網(wǎng)

10 kV 電纜網(wǎng)的連接方案含有單環(huán)、雙環(huán)、N 供一備線、花瓣等4 種接線方式。單環(huán)網(wǎng)接線方式正常運(yùn)行時每條線路負(fù)載率不大于50%，2 個電源點(diǎn)可以來自于不同變電站或同一變電站的不同母線段10 kV 出線，有著靈活的運(yùn)行模式以及良好的供電連續(xù)性。為進(jìn)一步提高線路供電可靠性，將2 個單環(huán)網(wǎng)疊加形成電纜雙環(huán)網(wǎng)。與單環(huán)網(wǎng)不同的是，雙環(huán)網(wǎng)電源必須來自不同變電站，當(dāng)其中任意分段發(fā)生故障時，失電的故障分段可以轉(zhuǎn)移到其它分段供電，線路運(yùn)行模式更加靈活，保證供電連續(xù)能力更強(qiáng)。N 供一備的接線是N 條電纜相互連接形成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，另外單條作為N 條主用線路的備用線，正常運(yùn)行情況下線路負(fù)載率可至100%，保證供電連續(xù)能力強(qiáng)，組網(wǎng)方案靈活，但接線較為繁瑣，轉(zhuǎn)供電操作繁雜，聯(lián)絡(luò)線比較長，建設(shè)投資成本大。花瓣式接線的末端出線出自同一段母線，不同花瓣之間相互聯(lián)絡(luò)，工作運(yùn)行時聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，正常工作時線路最大負(fù)載率不超過50%，可用于特殊需要地區(qū)。

2 典型10 kV 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

綜合考慮現(xiàn)有10 kV 配電網(wǎng)供電能力、電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性以及安全性，其典型網(wǎng)架有單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)、多分段適度聯(lián)絡(luò)等接線模式。根據(jù)不同供電區(qū)域以及負(fù)荷需求，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)推薦表見表1。

表1 10 kV 配電網(wǎng)網(wǎng)架推薦表

圖1 為10 kV 架空網(wǎng)多分段適度聯(lián)絡(luò)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖，其和雙輻射接線的經(jīng)濟(jì)造價差別不大，但組網(wǎng)方式更為靈活，架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)提高了線路的利用率，有著比雙輻射更強(qiáng)的供電連續(xù)性，縮短了線路的故障范圍，便于改造擴(kuò)展，運(yùn)行難度小，相比于輻射接線為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

圖1 10 kV 架空網(wǎng)多分段適度聯(lián)絡(luò)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖

圖2 為10 kV 電纜網(wǎng)環(huán)式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖，其線模式線路運(yùn)行方便、接線也較為簡單、經(jīng)濟(jì)投資少、建設(shè)速度快，是當(dāng)前電纜網(wǎng)網(wǎng)架中普遍成熟使用的一種接線方式，依靠主干線路末端之間的相互連接，極大程度上保證了供電連續(xù)性。單環(huán)網(wǎng)連接方式要求單條線路負(fù)載率不大于50%，當(dāng)其中一條線路發(fā)生停運(yùn)時能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，以符合“N-1”的供電需求。隨著后期網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，在單環(huán)的基礎(chǔ)上增加新的聯(lián)絡(luò)，進(jìn)一步提高供電連續(xù)性，可以逐步發(fā)展為雙環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，連續(xù)供電性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更加可靠穩(wěn)定，相比于單環(huán)網(wǎng)接線保證供電連續(xù)性能力更強(qiáng)。當(dāng)其中一條線路故障時，其余線路均可為故障線路供電，線路工作更為靈活，可滿足N-1-1 安全準(zhǔn)則，設(shè)備利用率為50%；滿足N-1 情況下，設(shè)備利用率為75%。

圖2 10 kV 電纜網(wǎng)環(huán)式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖

圖3 為10 kV N 供一備網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖，其中n 條線路作為主用一條線路作為公共備用，供電可靠性較高，能夠符合N-1 用電需求，運(yùn)行靈活簡單可靠，線路的理論利用率高，3 供1 備為75%，2 供1 備為67%，但線路連接較為繁瑣，轉(zhuǎn)供電操作繁瑣，建設(shè)投資大。

圖3 N 供一備（2≤N≤4）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖

3 10 kV 配電網(wǎng)供電模式

（1）采用開關(guān)站供電接線，供電連接方式見圖4，當(dāng)開關(guān)站2 回電源點(diǎn)中任一回線路停運(yùn)時，另一回線路能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移，符合N-1 需求。通過開關(guān)站向用戶供電模式中開關(guān)站的兩路電源點(diǎn)既可來自不同變電站，也可來自相同變電站不同母線段。

（2）采用環(huán)網(wǎng)柜的環(huán)網(wǎng)接線模式，供電接線模式見圖5 和圖6，接線模式中的2 路電源點(diǎn)可來自不同變電站或同座變電站不同母線。供區(qū)內(nèi)對于供電連續(xù)性需求一般的用戶可通過單環(huán)網(wǎng)接線；對于供電連續(xù)性需求特別高的供電區(qū)域，可通過由兩個單環(huán)網(wǎng)組合供電。

（3）采用開關(guān)站供電+環(huán)網(wǎng)柜的環(huán)網(wǎng)供電模式，對于負(fù)荷12 000 kW～16 000 kW 規(guī)模的負(fù)荷區(qū)域，通過圖4 和圖5 所示的連接方案，向用戶供電模式的2 路電源點(diǎn)可來自不同變電站或同座變電站不同母線。

圖4 開關(guān)站向用戶供電接線模式

圖5 電纜單環(huán)網(wǎng)接線

圖6 電纜雙環(huán)網(wǎng)接線

4 結(jié)論

本文針對10 kV 配電網(wǎng)典型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)展開討論探索，通過對典型10 kV 配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)供電能力、電能質(zhì)量、安全性以及經(jīng)濟(jì)成效等要素展開論證分析，將不同接線模式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)論證分析對比，對不同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的供電能力和應(yīng)用情況概括歸納，可以根據(jù)不同的供電需求更優(yōu)的選取網(wǎng)架接線，對當(dāng)前10 kV 配電網(wǎng)的建設(shè)改造有重要的借鑒意義。