劉子偉，黃若偉，趙和平

(宜昌電力勘測設計院有限公司，湖北 宜昌 443003)

城鄉(xiāng)配電網(wǎng)絡接線方式設計研究

劉子偉，黃若偉，趙和平

(宜昌電力勘測設計院有限公司，湖北 宜昌 443003)

隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟迅速發(fā)展，配電網(wǎng)絡接線方式對地區(qū)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展有重要影響。通過對國外發(fā)達城市配網(wǎng)結構研究，并結合我國大型城市配網(wǎng)發(fā)展狀況和宜昌城區(qū)配網(wǎng)結構，針對宜昌市點軍區(qū)配電網(wǎng)絡實際情況，對快速發(fā)展的城鄉(xiāng)地區(qū)中壓配網(wǎng)接線方式進行分析探討。

中壓配電網(wǎng)；接線方式；城鄉(xiāng)配電網(wǎng)。

城鄉(xiāng)配電網(wǎng)絡是城鄉(xiāng)社會的重要基礎設施之一，與城鄉(xiāng)的發(fā)展密切相關。城鄉(xiāng)配電網(wǎng)絡接線的好壞，極大的影響著居民生活質量，更對區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的影響。

配電網(wǎng)絡接線形式是配電網(wǎng)建設的重要指引和依據(jù)。直接影響到區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃工作。完善地方配電網(wǎng)絡接線方式建設，對保障配電網(wǎng)供電可靠性與質量，促進城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、安全可靠、經(jīng)濟高效、技術先進、環(huán)境友好配電網(wǎng)發(fā)展提升具有重要的意義。

1　國內(nèi)外配電網(wǎng)絡接線方式

新加坡城市配電網(wǎng)在城市各分區(qū)內(nèi)，變電站每兩回饋線構成環(huán)網(wǎng)，形成花瓣結構，不同電源變電站的每兩個環(huán)網(wǎng)中間又相互連接。日本東京中壓配電網(wǎng)分別采用電纜環(huán)網(wǎng)和本、備線環(huán)狀供電方式。城市外圍架空網(wǎng)供電方式采用3分段4聯(lián)絡、6分段3聯(lián)絡的方式，電纜采用環(huán)網(wǎng)方式。美國和加拿大已將“4×6 ”網(wǎng)絡接線廣泛應用于城市中壓配電系統(tǒng)。

目前國內(nèi)基本建立了統(tǒng)一的配網(wǎng)結構接線方式，但由于各地發(fā)展水平不同和原有配電網(wǎng)絡結構等原因導致了在網(wǎng)絡接線模式、供配電方式等方面有較大差別。北京城市配電網(wǎng)已逐步從早期以架空線為主的簡單輻射型供電系統(tǒng)向電纜入地的單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)和雙輻射網(wǎng)絡發(fā)展，基本實現(xiàn)了“手拉手”和“N-1”準則。武漢地區(qū)以架空線和電纜網(wǎng)絡組成10kV中壓配電網(wǎng)絡。架空線路采用多分段多聯(lián)絡結構；主干電纜線路一般采用環(huán)網(wǎng)接線，基本上分為放射形、單環(huán)網(wǎng)模式。重要負荷點采用“N供1備”方式。宜昌主城區(qū)以架空與電纜混合出線方式，主要為單輻射且多聯(lián)絡，城區(qū)10kV電網(wǎng)多聯(lián)絡比例過高，網(wǎng)架結構復雜，形成“一團網(wǎng)”結構模式。存在供電網(wǎng)絡構架不清晰、供區(qū)交叉，倒供復雜等弊端。

2　城鄉(xiāng)配電網(wǎng)絡接線分析

常見配網(wǎng)接線方式有電纜單環(huán)網(wǎng)、電纜雙環(huán)網(wǎng)、N供1備(N=3)、架空線多分段適度聯(lián)絡、單環(huán)網(wǎng)和架空線多分段適度聯(lián)絡、架空線雙輻射等。不同配電網(wǎng)供區(qū)對應不同的配網(wǎng)接線方式。A+、A類供電區(qū)域：一般是電纜雙環(huán)網(wǎng)和N供1備(N=3)兩種接線方式。B類供電區(qū)域：一般是電纜單環(huán)網(wǎng)、N供1備(N=3)和架空線多分段適度聯(lián)絡這三種接線方式。C類供電區(qū)域：一般是單環(huán)網(wǎng)和架空線多分段適度聯(lián)絡、架空線雙輻射這三種接線方式。D類供電區(qū)域：一般是架空線多分段適度聯(lián)絡、架空線單輻射這二種接線方式。

2.1區(qū)域概況

宜昌位于湖北省中西部，省域副中心城市、規(guī)劃建設中的特大城市，根據(jù)其地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、人口狀況，對宜昌配電網(wǎng)供區(qū)進行劃分。其中，中心城區(qū)為B類(6≤σ＜15)供電區(qū)域，城郊區(qū)為C類(1≤σ＜6)供電區(qū)域?？h(縣級市)為C類+D類供電區(qū)域。

試選取宜昌市點軍區(qū)為分析區(qū)域，該區(qū)屬于宜昌市中心地區(qū)，位于長江南岸，與主城區(qū)隔江相望，通過夷陵長江大橋、葛洲壩與江北城區(qū)連為一體，地處東經(jīng)111°、北緯30°，分別與宜都、長陽、夷陵等縣市區(qū)接壤。常住人口10.52萬人，國內(nèi)生產(chǎn)總值達到46.3億元。區(qū)域總面積為533 km2、供電面積為260 km2、供電人口10.5萬人、售電量共9.53億 kWh。

2.2區(qū)域發(fā)展規(guī)劃

該區(qū)現(xiàn)為城鄉(xiāng)性質，屬于主城南拓骨架區(qū)域，規(guī)劃了“一城、兩帶、雙軸”的空間結構。點軍主城區(qū)：點軍區(qū)城市建設的核心區(qū)域。濱江都市景觀帶：展示沿江都市形象的重要窗口。生態(tài)產(chǎn)業(yè)聚合帶：點軍區(qū)外圍生態(tài)空間，以生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主。村鎮(zhèn)空間發(fā)展軸：強化主城區(qū)與土城鄉(xiāng)之間的空間聯(lián)系。都市綠野發(fā)展軸：打通對接文佛山景區(qū)的軸線。

2.3區(qū)域10kV配電供區(qū)劃分及現(xiàn)狀

規(guī)劃將點軍供電區(qū)分為B類和C類。B類供電區(qū)域為點軍新區(qū)，西北方向以東岳二路-山前路為界，東北方向以長江南側岸線為界，東南及西南方向以翻壩高速為界，行政總面積為80 km2，供電面積為60 km2。C類供電區(qū)域為除點軍新區(qū)以外的其它區(qū)域，主要為農(nóng)村地區(qū)，東起艾家鎮(zhèn)油庫，西至牛扎坪風景區(qū)，南以臨江山體山脊線、宜萬鐵路線和黃家棚車站(宜昌南站)用地為界，北至翻壩高速，東岳二路-山前路，行政總面積為453 km2，供電面積為200 km2。

圖1　點軍新區(qū)區(qū)域劃分圖

點軍區(qū)現(xiàn)共有10kV線路32回，線路總長438.96 km；配變611臺，總容量114.6 MVA；110kV變電站共2座，35kV變電站3座。10kV接線單輻射線路比例為70.83%，東部負荷密集主城區(qū)兩110kV電源變電站之間有雙回電纜連接，雙線上負荷密集，不能滿足N-1要求。

2.4區(qū)域10kV配電網(wǎng)絡接線分析

根據(jù)點軍區(qū)域的配電供區(qū)劃分特點，從現(xiàn)狀及規(guī)劃看出，劃分配電區(qū)域時C、D共區(qū)，且D將逐步向C區(qū)轉換，同時C區(qū)會逐步轉化為B區(qū)供電，隨著點軍主城區(qū)及點軍新區(qū)的不斷發(fā)展，由東至中西部經(jīng)濟不斷延伸，B類負荷劃分將逐步擴展至中部，其中心現(xiàn)有2座110kV變電站已不能滿足B區(qū)供電要求，其供電電源由2座范圍擴大到東南及中部35kV變電站，且規(guī)劃中部增加了新的110kV變電站。

依據(jù)該區(qū)規(guī)劃電源分布及負荷劃分，可規(guī)劃設計三種方案：

(1)在已形成的原有10kV網(wǎng)絡基礎上，以新增何家坡110kV變電站為中心，分別向東部地區(qū)三個變電站新建10kV出線，形成雙環(huán)網(wǎng)接線。，由于出線均為點軍新城區(qū)范圍供電，接線方式選為電纜雙出線多分段，主線起點與終點均接至對的變電站10kV不同母線。同時增加1回10kV線路至35kV橋邊變電站，提高西部供電可靠性。網(wǎng)絡見圖2。

圖2　方案一

東部B區(qū)雙環(huán)網(wǎng)結構提高供電可靠性。不足之處是，當負荷較小時，線路利用率低。當負荷密度很大時，各線路負載又很重，在部分線路故障時，不能滿足負荷轉移要求，仍存在不滿足N-1要求的狀況。且西部單分段聯(lián)絡可靠性不足，未充分發(fā)揮新增110kV站點的供電能力。

(2)在以上方案基礎上做一定改進，新增何家坡110kV站點出線雙回就近接入2座110kV變電站已有雙回10kV電纜線路，形成三站聯(lián)絡共同供電，同時，至110kV耿家灣變及35kV聯(lián)棚變均新建雙回10kV電纜線路，采用雙單環(huán)接線方式，即花瓣接線，西部增加10kV雙回架空出線，采用多分段方式。網(wǎng)絡見圖3。

圖3　方案二

圖3所示，就近接入到已有電纜線路經(jīng)濟成本低，且三站聯(lián)絡供電可靠性提高，故障時靈活選擇電源線路。本方案花瓣接線任意線路出現(xiàn)故障，故障點兩端的負荷可實現(xiàn)快速轉供，供電可靠性高;線路利用率低，線路負荷率需控制在50%以內(nèi)，系統(tǒng)短路電流水平較高，二次保護配置比較復雜。不滿足該區(qū)實際負荷重的要求，雙回線路供西部供電可靠性進一步加強，但是建設雙回線路經(jīng)濟成本高。

(3)新增何家坡110kV站點雙回就近接入2座110kV變電站已有雙回10kV電纜線路，形成三站聯(lián)絡共同供電，新增站點至110kV耿家灣變新建3回電纜線路，完成接線形式上的N供互備關系；至35kV聯(lián)棚變均新建10kV電纜線路2回，采用多分段適度聯(lián)絡方式，西部新建10kV出線1回至35kV橋邊變，由35kV變電站適度建設10kV線路，通過多回線路敷設式多分段接線方式以滿足后期供電負荷要求即可。網(wǎng)絡圖見圖4。

圖4　方案三

分析得出，3回電纜線路即可滿足重負荷供電需求，同時N供互備方式大大提高供電可靠性，滿足N-1供電需求，就近接入到已有電纜線路經(jīng)濟成本低，且三站聯(lián)絡供電可靠性提高，故障時靈活選擇電源線路。西部10kV網(wǎng)絡布置可依據(jù)實際敷設供電。

根據(jù)上述方案綜合分析，方案三在已有網(wǎng)絡前提下，點軍區(qū)10kV網(wǎng)絡接線較為合理。

綜上所述，城鄉(xiāng)地區(qū)負荷密集主城區(qū)B區(qū)可采用N供1備接線方式，并結合單環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡接線方式；負荷相對較大的C區(qū)采用多分段適度聯(lián)絡接線方式，靠近D區(qū)范圍采用多分段輻射式接線形式。由于配網(wǎng)自動化對配網(wǎng)接線方式也有一定要求，主要為接線方式不要太多太復雜，對于即將實施的10kV配網(wǎng)自動化，上述城鄉(xiāng)配電網(wǎng)絡接線方式方案能滿足10kV配電自動化要求。

4　結論

城鄉(xiāng)地區(qū)配電網(wǎng)絡接線方式對現(xiàn)階段及未來配網(wǎng)建設關系重大，特別是快速城鎮(zhèn)化的農(nóng)村區(qū)域，城農(nóng)網(wǎng)界線不再明顯，功能定位、用電負荷水平、用電結構發(fā)生顯著變化，如何設計可靠合理的配電網(wǎng)絡接線方式更為重要。

城市在負荷密度較低的發(fā)展初期，變電站布點較為分散時，建設以雙電源手來手及單電源輻射接線是初步網(wǎng)架；隨著經(jīng)濟發(fā)展，負荷密度越來越高，配電網(wǎng)架也要隨之完善。但是，在對實際中壓配電網(wǎng)絡接線進行分析和優(yōu)化時也受到諸多的限制，城鄉(xiāng)網(wǎng)架改造，要充分吸納國內(nèi)外配電網(wǎng)規(guī)劃設計先進經(jīng)驗，深入研究大膽實踐，結合現(xiàn)場設計更優(yōu)化的網(wǎng)絡接線，才能達到建設堅強配網(wǎng)、智能配網(wǎng)的標準。

[1] 陳文高 配電系統(tǒng)可靠性實用基礎[M]．北京：中國電力出版社，1998．

[2] 胡立新，張運貴．中壓配電網(wǎng)接線方式分析和組網(wǎng)原則[J]．湖北力，2005，29(12)．

[3] 王明俊，于爾鏗，劉廣一． 配網(wǎng)接線方式．北京：中國電力出版社，1998．

[4] 劉健，等．城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設與改造[M]．北京:中國水利 水電出版社，2001．

[5] 樓玲?。鞘?鎮(zhèn))中壓配電網(wǎng)絡典型接線分析[J]．電網(wǎng)建設，2005，(6)．

[6] 葛少云，等． 中壓配電網(wǎng)各種接線模式的最優(yōu)分段[J]．電網(wǎng)技術，2006，30(4)．

Design of Urban and Rural Distribution Network Connection Mode

LIU Zhi-wei, HUANG Ruo-wei, ZHAO He-ping
(Yichang Electric Power Survey & Design Institute Co.Ltd., Yichang 443003, China)

With the rapid development of urban and rural economy, connection mode of distribution network has an important influence on the sustainable development of regional economy. By studying on distribution network structure of developed cities in foreign countries, Combined with the development status of China's large urban distribution network and distribution network structure in Yichang City, in view of the actual situation of distribution network in Yichang City,to analysis and discuss the connection mode of medium voltage distribution network in the rapid development of urban and rural areas.

medium-voltage distribution network; connection mode; urban and rural distribution network.

TM64

B

1671-9913(2016)05-0072-04

2016-08-01

劉子偉(1973- )，女，湖南邵陽人，高級工程師，國家注冊電氣工程師，研究生導師，從事電力設計技術管理工作。