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雷炳暉（1975－）
男，漢族，廣東東莞人，工學(xué)學(xué)士，配電工程師，在佛山供電局生技部從事配電技術(shù)管理工作。

摘要：介紹了中壓配電網(wǎng)常用的接線方式，分析了各種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)，在隨著城市經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城市配電網(wǎng)負(fù)荷密度和供電可靠性要求提高的情況下，對(duì)原有的城市配電網(wǎng)架構(gòu)如何進(jìn)行改造和分段、提高環(huán)網(wǎng)率和供電能力方面進(jìn)行了深入探討，提出了城市供電配電網(wǎng)接線方式的改造和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；接線方式；城市；應(yīng)用

Abstract: This paper introduces the modes of connection of medium voltage distribution network in common use, and analyzes their advantages and disadvantages. With economical development of city, the electrical network distribution needs the higher density and reliability. This paper also therefore discusses deeply how to improve the looped network rates and the supplying electricity ability by reforming and separating the electrical network, and furthermore proposes some comments about future reformation and development direction.

Key words: distribution network；connection pattern；city；applying.

1 引言

    隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，其負(fù)荷密度和用戶對(duì)供電可靠性要求不斷提高，相應(yīng)的城市配電網(wǎng)建設(shè)改造投資也在不斷增長(zhǎng)，城市配電系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其可靠性已引起了廣泛重視。而城市配電網(wǎng)從開(kāi)始的手拉手環(huán)網(wǎng)等利用率不高的接線方式，將向多供一備、多分段多聯(lián)絡(luò)等線路利用率高的接線方式發(fā)展。在城市配網(wǎng)改造中一個(gè)重點(diǎn)就是如何提高環(huán)網(wǎng)率和供電能力，這涉及到配電網(wǎng)的接線方式如何發(fā)展、改造，從而適應(yīng)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。

    而面對(duì)上述要求，配電網(wǎng)發(fā)展改造過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到以下問(wèn)題：如何增加環(huán)網(wǎng)點(diǎn)（即線路分段數(shù)），指導(dǎo)方向不明確，缺乏全局考慮的意識(shí)和評(píng)估方法；部分線路環(huán)網(wǎng)點(diǎn)太多，如6個(gè)，甚至7個(gè)以上，但能真正起到負(fù)荷轉(zhuǎn)移的線路、分段線路較少，且轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)計(jì)算和操作均較為復(fù)雜；變電站出線開(kāi)關(guān)柜資源緊張；投入不少，但達(dá)到的效果往往不甚理想。

    所以，對(duì)于配電網(wǎng)的改造，一個(gè)有明確方向（如接線方式、分段數(shù)）的網(wǎng)架改造規(guī)劃，能切實(shí)有效的指導(dǎo)配電網(wǎng)的網(wǎng)架改造，改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高資金使用效率，從而為提高配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益及供電可靠性奠定基礎(chǔ)。另一方面，配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃又受到城市建設(shè)規(guī)劃的嚴(yán)格制約，無(wú)論采用架空網(wǎng)還是電纜網(wǎng)，或者為二者的混合形式，其線路大都必須沿城市街道布置。配電線路的接線方式、分段數(shù)等將直接影響配電網(wǎng)的供電容量、連續(xù)供電能力和投資。

2 中壓配電網(wǎng)典型接線方式

    中壓配電網(wǎng)接線方式一般有單電源輻射接線、雙電源手拉手環(huán)網(wǎng)接線、三電源環(huán)網(wǎng)接線、三分段三聯(lián)絡(luò)接線、兩供一備（2-1）接線、三供一備（3-1）接線、N供一備（N-1）接線等，以下重點(diǎn)介紹幾個(gè)典型的接線方式。

2.1 雙電源手拉手環(huán)網(wǎng)接線

    雙電源手拉手通過(guò)一個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，將來(lái)自不同變電站或相同變電站不同母線的兩條饋線連接起來(lái)。任何一個(gè)區(qū)段故障，合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，將負(fù)荷轉(zhuǎn)供到相鄰饋線，完成轉(zhuǎn)供，可靠性為N-1，設(shè)備利用率為50％。適用于三類用戶和供電容量不大的二類用戶。接線方式如圖1所示。

圖1   雙電源手拉手環(huán)網(wǎng)接線方式（電纜線路）

    由上述接線可引申到不同母線三回饋線的環(huán)式接線模式，如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)中有三個(gè)電源（可以取自同一變電所的2段母線和不同變電所）。正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)都是打開(kāi)的，當(dāng)某條線路出現(xiàn)故障時(shí)，合上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，由相鄰的兩回線路分擔(dān)其負(fù)荷。可見(jiàn)，在正常運(yùn)行時(shí)，每條線路的設(shè)備利用率為67%的裕量。

圖2   不同母線三回饋線的環(huán)式接線方式（電纜線路）

2.2 多分段多聯(lián)絡(luò)接線方式

    這種接線模式，通過(guò)在干線上加裝分段開(kāi)關(guān)把每條線路進(jìn)行分段，并且每一分段都有聯(lián)絡(luò)線與其他線路相連接，當(dāng)任何一段出現(xiàn)故障時(shí)，均不影響另一段正常供電，這樣使每條線路的故障范圍縮小，提高了供電可靠性。

    這種接線每條線路應(yīng)留有1/3或1/4的備用容量，如三分段三聯(lián)絡(luò)接線方式（如圖3所示）。多分段多聯(lián)絡(luò)的接線模式提高了架空線的利用率（兩分段兩聯(lián)絡(luò)的導(dǎo)線利用率由50%提高到67%），但由于需要在線路間建立聯(lián)絡(luò)線，加大了線路投資。

圖3   三分段三聯(lián)絡(luò)接線方式（架空線路）

    這種接線模式可應(yīng)用于城網(wǎng)大部分地區(qū)，聯(lián)絡(luò)線可以就近引接，但須注意要在不同變電所的出線或同一變電所的不同母線出線間建立聯(lián)絡(luò)。

2.3 N供一備接線方式

    所謂“N-1”主備接線模式，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，其它線路都可以滿載運(yùn)行，若有某1條運(yùn)行線路出現(xiàn)故障，則可以通過(guò)線路切換把備用線路投入運(yùn)行。

    該種模式隨著“N”值的不同，其接線的運(yùn)行靈性、可靠性和線路的平均負(fù)載率均有所不同。一般以“3-1”（圖4）和“4-1”模式比較理想，總的線路理論利用率分別為67%和75%?！?-1”以上的模式接線比較復(fù)雜，操作也比較繁瑣，同時(shí)聯(lián)絡(luò)線的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，投資較大，線路載流量的利用率提高也不明顯。

圖4   三供一備接線方式（電纜線路）

    “N-1”主備接線模式的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性較高，線路的理論利用率也較高。這種接線方式非常適合在城市核心區(qū)、繁華地區(qū)和住宅小區(qū)采用。隨著城市建設(shè)發(fā)展，局部地區(qū)的負(fù)荷水平逐步增大、趨于飽和，負(fù)荷密度很高，電纜環(huán)網(wǎng)線路密集。這種條件下，在原有單環(huán)網(wǎng)的回路基礎(chǔ)上添加專用備用線路，就可以發(fā)展為這幾種理論負(fù)載率較高的接線方式，以適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展，并在規(guī)劃中預(yù)先設(shè)計(jì)好主備饋線組模式及線路走徑。在實(shí)施中，先形成單環(huán)網(wǎng)，注意盡量保證線路上的負(fù)荷能夠分布均勻，并在適當(dāng)環(huán)網(wǎng)點(diǎn)處預(yù)留聯(lián)絡(luò)間隔。隨負(fù)荷水平的不斷提高，再按照規(guī)劃逐步形成主備饋線組模式網(wǎng)絡(luò)，滿足供電要求。

3 線路分段對(duì)接線方式的影響
 
    當(dāng)接線模式相同而分段不同的線路發(fā)生故障時(shí)，受影響的停電用戶數(shù)也不同。增加線路的分段數(shù)將會(huì)提高供電可靠性并減少線路故障所造成的停電損失，但同時(shí)也會(huì)增加投資，增加相應(yīng)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)（分段開(kāi)關(guān)）的投資，因此需要找出一個(gè)最優(yōu)分段數(shù)使得在一定的條件下總的經(jīng)濟(jì)性最好。

    供電可靠性最高的方案不一定具有最好的經(jīng)濟(jì)性，一般的情況是為了小幅提高供電可靠性指標(biāo)，則需要投入大量的資金。引用文[1]中的計(jì)算結(jié)論，可以看到，配電網(wǎng)在各種接線模式下最優(yōu)分段數(shù)與供電半徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示，其中分段數(shù)為1即為不分段情況?？梢?jiàn)線路的最優(yōu)分段數(shù)與供電半徑密切相關(guān)，隨著供電半徑的增大最優(yōu)分段數(shù)也在逐步增加；最優(yōu)分段數(shù)越大，其對(duì)應(yīng)的供電半徑也就越長(zhǎng)。

表1   各種接線方式的供電半徑與線路最優(yōu)分段數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

    由表1所知，配電線路的的最優(yōu)分段數(shù)與供電半徑密切相關(guān)，在國(guó)內(nèi)一些大中城市，負(fù)荷密度都比較高，在中壓線路供電半徑為3km條件下，大部分配電網(wǎng)接線方式的最優(yōu)數(shù)為3，如根據(jù)2007年中數(shù)據(jù)，佛山中心禪城區(qū)的中壓線路供電半徑為2.93km，廣州市越秀區(qū)為2.83km，荔灣區(qū)為3.41km等。

4 城市配電網(wǎng)接線方式發(fā)展的建議

4.1 城市發(fā)展初期

    在城市（城鎮(zhèn)）發(fā)展初期，一般負(fù)荷密度較低，供電可靠性總體要求不高，需要連續(xù)供電的企業(yè)數(shù)量不多，變電站布點(diǎn)較為分散，此時(shí)應(yīng)建設(shè)以雙電源手拉手、三分段三聯(lián)絡(luò)接線方式為主的中壓配電網(wǎng)，輔以單電源輻射接線，并預(yù)留日后發(fā)展的電力通道和通信通道；主干線的線路截面宜按15-20年一次建成，避免出現(xiàn)主干線截面過(guò)小制約載流量，從而削弱相關(guān)接線方式負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力。

4.2 向中大型城市過(guò)渡

    當(dāng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、城市向中大型發(fā)展的過(guò)程中，城市負(fù)荷密度越來(lái)越高，城市用地越發(fā)緊張、價(jià)格越發(fā)昂貴，供電可靠性要求不斷提高，商業(yè)、金融業(yè)、證券業(yè)、人流密集場(chǎng)所、高層建筑等負(fù)荷等級(jí)較高的用戶集中出現(xiàn)，這時(shí)對(duì)城市配電網(wǎng)提出了更高的要求。

    此時(shí)的配電線路以電纜線路為主，接線方式建議以三供一備為主，因?yàn)槿┮粋浣泳€方式組網(wǎng)靈活，能從手拉手環(huán)網(wǎng)、三分段三聯(lián)絡(luò)等接線方式基礎(chǔ)上增加備用線路，較為方便、快速地組網(wǎng)；能提高設(shè)備、線路使用率，充分利用變電站10kV出線開(kāi)關(guān)資源，節(jié)省電纜線路的投資，并具備較高的供電可靠性。由于電纜線路設(shè)置分段或環(huán)網(wǎng)點(diǎn)是會(huì)受到地理位置、線行等限制，沒(méi)有架空線路設(shè)置分段那么靈活，所以應(yīng)綜合考慮，按照規(guī)劃的供電半徑合理配置分段開(kāi)關(guān)（分段數(shù)），切忌為了增加環(huán)網(wǎng)點(diǎn)而無(wú)序增加環(huán)網(wǎng)線路和開(kāi)關(guān)，忽略了線路接線方式布置及其負(fù)荷控制等因素，從而導(dǎo)致投資增加但收效不大。另外，應(yīng)合理控制和分配好線路的負(fù)荷分布，為逐步實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化打下基礎(chǔ)。

4.3 穩(wěn)定期

    當(dāng)城市（或城市中某個(gè)區(qū)域）發(fā)展到一個(gè)比較穩(wěn)定的時(shí)期，其負(fù)荷密度處于較高并穩(wěn)定的水平，供電可靠性要求非常高，此時(shí)的配電網(wǎng)應(yīng)具備較高的設(shè)備裝備水平、自動(dòng)化水平和管理水平。一個(gè)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、轉(zhuǎn)變靈活的網(wǎng)架（接線方式），是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。中壓配電網(wǎng)的主干線形成上述環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并具有一定備用容量，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)各種可能的運(yùn)行方式，有利于提高供電可靠性。在上述基礎(chǔ)上，無(wú)論是加裝FTU、測(cè)控終端、通信網(wǎng)絡(luò)和后臺(tái)系統(tǒng)建立配網(wǎng)自動(dòng)化（配網(wǎng)調(diào)度）系統(tǒng)，還是采用配置重合器等設(shè)備組成線路饋線自動(dòng)化，均能較為容易地實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

    城市配電網(wǎng)的接線方式選擇是城市配電網(wǎng)建設(shè)和改造的一個(gè)重要方面，同時(shí)配電網(wǎng)接線方式是實(shí)施配電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。從規(guī)劃總體考慮和引導(dǎo)配網(wǎng)建設(shè)和改造，形成配電線路的堅(jiān)固、靈活的接線方式，配合從配網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)（兩遙：遙信、遙測(cè)）到配網(wǎng)自動(dòng)化的逐步實(shí)施，從而提高配電網(wǎng)供電可靠性和配電網(wǎng)運(yùn)行管理水平。

其它作者：

霍艷萍（1975年－），女，漢族，廣東南海人，工學(xué)學(xué)士，變電工程師，在廣州電力設(shè)計(jì)院從事變電設(shè)計(jì)工作。
　　
參考文獻(xiàn)：

[1]葛少云等. 中壓配電網(wǎng)各種接線模式的最優(yōu)分段.電網(wǎng)技術(shù)，2006，Vol 30（4）：87-91.
[2]三供一備結(jié)線在深圳配電網(wǎng)中的應(yīng)用.供用電，2000，Vol17（1）：24-25.