城市中壓電纜配電網的2種典型接線分析

劉 越

（國網太原供電公司，山西 太原 030001）

0 引言

在區(qū)域發(fā)展和城市擴建的過程中，大型居民小區(qū)和商業(yè)樓宇逐漸增多，為滿足中壓電纜配電網絡負荷需求，開關站逐漸建設和投運。開關站在建設初期大部分是單射、雙射、對射的簡單接線形式，同時開關站之間的聯(lián)絡較少，嚴重影響了配電網的可靠性及靈活性。隨著電力用戶對供電可靠性的要求越來越高，中壓配電網的接線形式也從單電源的輻射式接線向單環(huán)網、多環(huán)網等目標接線形式發(fā)展[1-2]。通過將多座環(huán)網柜、開關站進行網絡重組，以提高開關站的運行靈活性和供電可靠性。

1 “N供一備”接線形式

1.1 “N供一備”單環(huán)網接線

“N供一備”單環(huán)網接線的形式是用N條電纜線路連接形成電纜環(huán)網運行，另外1條電纜線路作為備用線路使用。下面以“二供一備”單環(huán)網接線（如圖1所示）為例分析其運行方式。

圖1 “二供一備”單環(huán)網接線拓撲圖

a）正常運行方式。線路1作為開關站1的主供電源，線路2作為開關站2的主供電源，線路3作為開關站1、2的公共備供電源。

b）正常運行方式下發(fā)生N-1故障。當主供電源線路1（或線路2）故障時，可由備用電源線路3經過環(huán)網柜供開關站1（或開關站2）全部負荷。

c）正常運行方式下發(fā)生N-2故障。當主供電源線路1和線路2均故障時，可由線路3經過環(huán)網柜供開關站1和開關站2的全部負荷。

d）檢修方式下發(fā)生N-1故障。當主供電源線路1（或線路2）檢修，同時線路2（或線路1）發(fā)生故障時，可由線路3經過環(huán)網柜供開關站1和開關站2的全部負荷。

1.2 “N供一備”雙環(huán)網接線

雙環(huán)網接線可以給電力用戶提供雙向電源，滿足N-1的運行要求，供電可靠性較高，運行方式較靈活。下面以3個開關站組成的雙環(huán)網接線（如圖2所示）為例對其運行方式[3]進行分析。將圖2中的開關站1和開關站3稱作“一級開關站”，這2座開關站的2路進線電源均直接引自上級變電站；開關站2稱作“二級開關站”，與之相鄰的開關站1和開關站3各有2路線路聯(lián)絡。

圖2 雙環(huán)式接線拓撲圖

a）正常運行方式。在正常運行方式下，雙環(huán)網接線形成2條獨立的鏈，每條鏈都是開環(huán)運行。為考慮負荷的平衡，開環(huán)點一般選在中間的環(huán)出開關，此環(huán)出開關作為常開點。

b）正常運行方式下發(fā)生N-1故障。當雙環(huán)網接線的某一開關站的一路主供電源發(fā)生故障，需要合上母線分段開關，由該開關站的另一路進線電源供全站負荷。

c）正常運行方式下發(fā)生N-2故障。雙環(huán)網接線中的同一開關站的兩路主供電源進線同時故障，并退出運行，斷開故障的2路主供電源進線兩側的開關，隔離故障點，合上2條鏈的常開開關，完成負荷轉供。

d）檢修方式下發(fā)生N-1故障。若一級開關站的任一主供電源檢修時，合上該開關站的母線分段開關，可以完成負荷轉供；若該開關站的另一電源故障時，則需打開該開關站的母線分段開關，合上2條鏈上的常開開關。若二級開關站的任一主供電源檢修時，斷開檢修線路兩側的開關，合上檢修線路所在鏈的常開開關，并保持該開關站母線分段開關的開斷狀態(tài)；若該開關站的另一電源故障時，則合上該開關站母線分段開關。

2 案例分析

2.1 工程一：10 kV格林線1號環(huán)網柜更換工程

2.1.1 開關站原運行方式

格林花園開關站：220 kV長風站10 kV格林線為格林線1號環(huán)網柜主供，格林線1號環(huán)網柜出線10 kV格林開閉所1號線供格林花園開關站，單電源運行，無備投。

天鵝堡開關站：220 kV長風站10 kV格林線為格林線1號環(huán)網柜主供，格林線1號環(huán)網柜出線10 kV天鵝堡線供天鵝堡開關站，110 kV金勝站、10 kV武家莊2號線為天鵝堡開關站提供備供，具備雙電源。

2.1.2 存在的問題

問題1：10 kV格林花園配電室為單電源，供電可靠性不高；問題2：10 kV格林線1號環(huán)網柜10 kV格林開閉1號線和10 kV天鵝堡線開關無保護，格林花園和天鵝堡小區(qū)存在停電關聯(lián)問題。

2.1.3 工程實施后一次接線圖

10 kV格林線1號環(huán)網柜更換工程實施后的一次接線情況如圖3所示。

圖3 10 kV格林線1號環(huán)網柜更換工程后一次接線圖

2.1.4 工程改建成效

成效1：格林花園開關站從10 kV環(huán)湖1號線引接二電源；成效2：更換10 kV格林線1號環(huán)網柜，10 kV格林開閉1號線和10 kV天鵝堡線開關增設保護。

2.1.5 供電能力分析

負荷轉移能力取決于備供線路能提供備用容量的多少，同時考慮負荷轉供后線路是否重過載及線路保護是否誤動作。以夏季線路運行情況為例，分析“二供一備”接線的供電能力情況。夏季線路供電能力如表1所示，其中N-1故障和N-2故障只列出轉供線路的負荷情況。

通過表1的校核分析，該“二供一備”單環(huán)網接線發(fā)生N-1故障和N-2故障時，負荷轉供均不會超過線路運行電流限值，用戶均不會停電，線路沒有過載的風險。另外，負荷轉供時，均不會導致進線過流保護誤動作，改善了工程實施前格林花園小區(qū)單電源的不足，改造后格林花園小區(qū)和天鵝堡小區(qū)也不存在同時停電關聯(lián)的風險。

表1 夏季線路供電能力

2.2 工程二：某小區(qū)開關站10 kV電源完善工程

2.2.1 開關站原運行方式

世紀城1號開關站：220 kV長風站10 kV世紀城1號線供世紀城1號開關站10 kV A、B母全部負荷，分段開關運行狀態(tài)，單電源。

世紀城2號開關站：10 kV世紀城1號開閉所10 kV四期開閉所1號線供世紀城2號開閉所A母，分段開關及B母冷備、備投不投，單電源。

天一城1號開關站：220 kV長風站10 kV天一城1號線供天一城1號開關站10 kV A、B母全部負荷，110 kV奧林變電站10 kV環(huán)湖2號線5號環(huán)E103出線29號桿10 kV天一城1號開關站2號線熱備用狀態(tài)，分段開關運行狀態(tài)，10 kV備投不投。

天一城2號開關站：110 kV奧林站10 kV天一城2號線供天一城2號開關站10 kV A、B母全部負荷，10 kV天一城1號開關站10 kV天一城2號開關站2號線熱備用狀態(tài)，分段開關運行狀態(tài)，10 kV進線備投投入。

金域藍灣開關站：110 kV奧林站10 kV域藍1號線供金域藍灣開關站10 kV A、B母，110 kV麗華苑站10 kV環(huán)湖1號線8號環(huán)網柜H105金域藍灣開關站2號進線熱備用，分段開關運行狀態(tài)，10 kV分段、進線備投均投入。

2.2.2 存在的問題

問題1：10 kV世紀城1號開關站、10 kV世紀城2號開關站單電源；問題2：10 kV世紀城1號開關站、10 kV世紀城2號開關站、10 kV天一城1號開關站、10 kV天一城2號開關站、10 kV金域藍灣開關站地理位置較近，負荷密度較大，但是開關站之間聯(lián)絡較少。

2.2.3 工程實施后一次接線圖

某小區(qū)開關站10 kV電源完善工程實施后的一次接線情況如圖4所示。

圖4 某小區(qū)開關站10 kV電源完善工程后一次接線圖

2.2.4 工程改建成效

成效1：解決了10 kV世紀城1號開關站、10 kV世紀城2號開關站單電源現(xiàn)狀；成效2：形成“長風—世紀城1號—世紀城2號—金域藍灣—天一城1號—天一城2號—奧林”雙環(huán)網接線。工程改建后供電可靠性較高，運行方式靈活，當任1條線路有故障或者檢修時，都可以通過其他線路進行負荷轉供，提高了該區(qū)域用戶的用電可靠性。

3 結束語

介紹了中壓電纜配電網網架的2個主要目標網架結構，從接線形式、運行方式、供電能力等方面對“N供一備”接線和雙環(huán)網接線進行了分析，并以實例驗證了這2種接線形式可提高配電網的可靠性和靈活性。下一步將繼續(xù)對單電源供電的開關站和非全供全備的開關站加快可靠的備用電源接入和改造，結合上級電源和負荷密度，充分利用好環(huán)網柜和開關站等網架中的節(jié)點，將原來簡單接線的開關站向“N供一備”接線或者雙環(huán)網接線的目標接線擴展，增強中壓配電網網架的可靠性和靈活性。