淺談城市10kV配電網(wǎng)最優(yōu)結(jié)構(gòu)模式的選擇

樸青松 池賢

摘要:文中對(duì)城市配電網(wǎng)中常見的八種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了較為全面的分析，為不同城市選用相應(yīng)的配電網(wǎng)型式提供一點(diǎn)參考。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式

10kV配電網(wǎng)是城市供電的主要組成部分,包括10kV架空線路和10kV電纜線路。10kV架空線路包括直線網(wǎng)、內(nèi)環(huán)網(wǎng)、輻射形接線及三分段四聯(lián)絡(luò)等四種結(jié)構(gòu)型式；10kV電纜線路包括輻射形接線、電纜單環(huán)網(wǎng)、備用電纜網(wǎng)及網(wǎng)群結(jié)構(gòu)等四種。無論架空線路還是電纜線路,都有多種結(jié)構(gòu)型式,城市配電網(wǎng)采用哪種結(jié)構(gòu)型式,對(duì)城市供電的經(jīng)濟(jì)性、可靠性影響很大。目前,各個(gè)城市都有各自傳統(tǒng)或偏好的結(jié)構(gòu)模式,業(yè)內(nèi)還沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本文就城市10kV配電網(wǎng)中常見的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析和比較,為選定最優(yōu)結(jié)構(gòu)模式提供參考。

1 直線網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式

直線網(wǎng)中的每條線路通過分段開關(guān)分為三段,分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)一般采用柱上真空開關(guān)。在正常運(yùn)行方式下,直線網(wǎng)中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于斷開位置,兩側(cè)線路由各自的變電站供電;當(dāng)一側(cè)電源發(fā)生故障或停電檢修時(shí),可合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)為停電測(cè)線路供電。在目前技術(shù)條件下,還只能采用人工方式操作,實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化以后,可以遠(yuǎn)方遙控開關(guān)操作,甚至由保護(hù)自動(dòng)裝置自動(dòng)操作。聯(lián)絡(luò)線路中的每條線路應(yīng)采用供電能力相同或相近的導(dǎo)線,正常運(yùn)行方式下線路負(fù)荷只能為導(dǎo)線載流量的50%,即線路運(yùn)行率為50%。直線網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)清晰、供電能力強(qiáng)、供電可靠性高、主變備用容量少等諸多優(yōu)點(diǎn),但和輻射形相比, 由于增加了聯(lián)絡(luò)開關(guān),所以投資費(fèi)用增加,導(dǎo)線運(yùn)行率也較小。直線網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式在城市電網(wǎng)中應(yīng)用較多,但在實(shí)施過程中,由于城市道路密集、變電站出線多, 究竟哪兩條線路實(shí)現(xiàn)直線網(wǎng)結(jié)構(gòu)最合理,還需要從線路走徑、負(fù)荷大小及分布情況、線損大小、運(yùn)行管理等多方面進(jìn)行綜合比較,選擇最優(yōu)的“手拉手”方式,避免中壓線路交叉供電。

2 內(nèi)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式

內(nèi)環(huán)網(wǎng)接線方式和直線網(wǎng)類似,當(dāng)其中一回線路出口開關(guān)故障時(shí),可合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)由正常線路為停電線路供電。內(nèi)環(huán)網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)清晰、供電能力強(qiáng)、供電可靠性較高等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是投資費(fèi)用較高、導(dǎo)線運(yùn)行率只有50%。和直線網(wǎng)不同的是,內(nèi)環(huán)網(wǎng)兩條線路的負(fù)荷轉(zhuǎn)移都在同一個(gè)變電站內(nèi),變壓器備用容量比直線網(wǎng)要大一些。內(nèi)環(huán)網(wǎng)接線在變電站停電時(shí),負(fù)荷無法導(dǎo)出,造成線路全停,所以供電可靠性比直線網(wǎng)要差一些。內(nèi)環(huán)網(wǎng)接線多用于直線網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)的區(qū)域。

3 輻射形接線結(jié)構(gòu)型式

輻射形接線是最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)型式。輻射形接線運(yùn)行管理方便,投資少,當(dāng)變電站停電時(shí),線路會(huì)全停,只有等變電站恢復(fù)供電后, 線路才能正常供電,所以輻射形接線供電可靠性較低。輻射形主要用于城鄉(xiāng)結(jié)合部、郊區(qū)等區(qū)域,這些區(qū)域負(fù)荷密度低、缺乏電源點(diǎn)、重要用戶少,對(duì)供電可靠性要求不高。

4 三分段四聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)型式

三分段四聯(lián)絡(luò)是架空線路中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)型式。變電站10kV出線三分段,除了主供電源,線路還和四個(gè)電源點(diǎn)聯(lián)絡(luò)。線路上每個(gè)分段可由三個(gè)不同電源供電,即使失去兩個(gè)電源,仍然可以保證供電,供電可靠性達(dá)到“N-2”,比直線網(wǎng)要高。當(dāng)主供電源停電時(shí),線路各個(gè)分段可導(dǎo)至不同的電源供電,減少了線路的備用容量,線路運(yùn)行率達(dá)到75%,和直線網(wǎng)、內(nèi)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)相比,大大提高了導(dǎo)線利用率。變電站主變的備用容量也較直線網(wǎng)少。可見,三分段四聯(lián)絡(luò)型式是架空線路中比較理想的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。但三分段四聯(lián)絡(luò)型式接線復(fù)雜,大大增加了檢修和運(yùn)行難度, 僅靠人工操作不僅工作量大,操作時(shí)間長(zhǎng),還容易造成誤操作,現(xiàn)階段不適合采用三分段四聯(lián)絡(luò)型式。實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化后,對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的操控能力大大增加,三分段四聯(lián)絡(luò)型式可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

目前,配電自動(dòng)化技術(shù)還不太成熟,城市10kV架空線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要以直線網(wǎng)和內(nèi)環(huán)網(wǎng)為主。實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化后,架空配電網(wǎng)將過渡到三分段四聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)型式。

5 輻射形接線

電纜輻射形接線和架空線輻射形接線一樣,和其他線路沒有聯(lián)絡(luò),投資少、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單,但供電可靠性差。輻射形電纜線路在城市電網(wǎng)中較少使用。

6 電纜單環(huán)網(wǎng)

電纜單環(huán)網(wǎng)相當(dāng)于架空線路的直線網(wǎng)。電纜單環(huán)網(wǎng)以環(huán)網(wǎng)柜作為分段和聯(lián)絡(luò)設(shè)備,環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)使用真空斷路器或SF6斷路器,根據(jù)斷路器數(shù)量不同,環(huán)網(wǎng)柜分一進(jìn)一出、一進(jìn)二出和一進(jìn)三出幾種型式,多余的出線可以接分支電纜線路,也可接用戶負(fù)荷。在正常運(yùn)行方式下,單環(huán)網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行, 聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于斷位,當(dāng)一側(cè)電源發(fā)生故障或停電檢修時(shí),可合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)為停電側(cè)線路供電。電纜單環(huán)網(wǎng)和直線網(wǎng)一樣具有結(jié)構(gòu)清晰、供電能力強(qiáng)、供電可靠性高、主變備用容量少等優(yōu)點(diǎn), 但投資費(fèi)用較輻射線路高,線路運(yùn)行率只有50%。

7 網(wǎng)群結(jié)構(gòu)

網(wǎng)群結(jié)構(gòu)相當(dāng)于架空線路的三分段四聯(lián)絡(luò)。變電站出線通過環(huán)網(wǎng)柜分為三段,每一段通過開關(guān)和另外兩個(gè)電源點(diǎn)相聯(lián),供電可靠性達(dá)到“N-2”,線路的運(yùn)行率達(dá)到75%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單環(huán)網(wǎng)。但網(wǎng)群結(jié)構(gòu)接線復(fù)雜,運(yùn)行管理較難,只有配合配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng),才能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

8 備用電纜網(wǎng)

為提高線纜運(yùn)行率,可采用一根備用電纜作為多根環(huán)網(wǎng)電纜的事故備用,使環(huán)網(wǎng)電纜的運(yùn)行率提高到近100%。同一個(gè)變電站的多條電纜線路末端匯聚到開閉所,正常時(shí)各條出線滿負(fù)荷運(yùn)行,備用電纜空載運(yùn)行。當(dāng)某電纜線路發(fā)生故障時(shí),故障段兩測(cè)開關(guān)斷開,變電站通過備用線路向故障線路正常段供電,這就是備用電纜網(wǎng)。備用電纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較清晰,供電可靠性高,線路運(yùn)行率高,但需要建設(shè)開閉所,投資較大。

9 建議

目前,國(guó)內(nèi)城市配電網(wǎng)發(fā)展水平參差不齊。配電網(wǎng)中究竟選用哪種結(jié)構(gòu)型式,應(yīng)從城市的綜合實(shí)力和實(shí)際需要出發(fā),結(jié)合城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃統(tǒng)一考慮。一般中等城市配電網(wǎng)以架空線為主,并優(yōu)先采用直線網(wǎng)和內(nèi)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式。在市郊采用輻射形線路,當(dāng)負(fù)荷增長(zhǎng)、加入新的高壓變電站后,原來的輻射線路應(yīng)改造為直線網(wǎng)或內(nèi)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段暫不采用三分段四聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)型式。在市中心或比較繁華的路段,可采用電力電纜線路供電,并推薦采用單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),當(dāng)單環(huán)網(wǎng)供電能力不能滿足負(fù)荷需求時(shí),可采用多個(gè)單環(huán)網(wǎng)供電。備用電纜網(wǎng)可在特定的條件下采用,現(xiàn)階段不推薦采用網(wǎng)群結(jié)構(gòu)。