国内外中压电缆网接线模式比较

胡列翔，张弘，王蕾，何健虎

（1.浙江省电力公司，杭州310007；2.浙江浙电经济技术研究院，杭州310014；3.富阳市供电局，杭州311402）

国内外中压电缆网接线模式比较

胡列翔1，张弘2，王蕾2，何健虎3

（1.浙江省电力公司，杭州310007；2.浙江浙电经济技术研究院，杭州310014；3.富阳市供电局，杭州311402）

介绍法国巴黎、新加坡以及国内目前主要应用的中压电缆网接线模式，对各种接线模式的供电可靠性、配电自动化实现方式、网架的拓展性等进行对比分析。探讨了国内配电网规划、建设和发展的新思路。

配电网；中压电网；接线模式；供电可靠性；电网规划

我国配电网经过多年的建设和改造，供电能力基本能够满足社会发展需求，但配电网基础仍较为薄弱，中压配电网的网架结构缺乏规范的管理，配电网供电可靠性、电能质量与用户需求之间的矛盾日益突出。本文对巴黎、新加坡以及国内目前主要的电缆网接线模式进行对比分析，探讨提升配电网规划和建设水平、提高供电可靠性的新思路。

1 发达国家中压电缆网典型接线模式

1.1 巴黎中压电缆网接线模式

巴黎城区的20kV电缆网接线以双环网和三环网结构为主，其典型接线如图1所示，2座高压变电站的20kV出线相互联络形成环网，开环运行。每座配电室采用双路电源供电，双路电源分别T接自三环网中任意2回不同电缆，其中一路为主供电源，另一路热备用。每条主干线上都设置若干分段开关和联络开关，并具有远程遥控功能。当主干电缆发生故障时，变电站出口断路器跳闸，整条主干线失电，配电室主供负荷开关失电3 s后分闸，备用负荷开关5 s后合闸，恢复供电。配电自动化系统进行故障的诊断和定位，通过远程操作切除故障段，并恢复对非故障段的供电。

图1 巴黎三环网接线

巴黎配电网的电缆主要采用集束导线，90%采用直埋敷设方式，设备的冗余度较高，20kV线路和配电变压器的平均负载率仅为约40%，故障情况下电网有足够的备用容量实现负荷转供。由此可见，巴黎配电网的高可靠性是以合理的设备冗余和坚强的网架结构为支撑的。

1.2 新加坡中压电缆网接线模式

新加坡22kV电缆网采用以高压变电站为中心的“花瓣式”接线，如图2所示。同一个高压变电站的每2回22kV馈线构成环网，闭环运行。供电环的开关点之间采用纵联差动保护，在故障时快速切除故障区段，保证非故障线路的正常供电。新加坡22kV及以上电网均采用合环运行方式，系统短路电流水平较高，22kV电网的短路电流按25 kA控制。

图2 新加坡“花瓣式”接线

2 国内主要采用的中压电缆网接线模式

2.1 辐射式

辐射式接线可分为单射式和双射式2种形式，如图3所示。单射式接线是指1条中压线路只具备单侧电源，呈辐射状供电。该接线方式供电可靠性较差，主干电缆发生故障时，将损失部分或全部负荷，不满足“N-1”要求。由于不考虑故障方式下的容量备用，因此主干线可满载运行。双射网本质上是由2个独立的单射网并行组成的，比单射网更容易为用户提供双路电源供电。单射、双射式接线一般仅用于缺少上级高压变电站布点的区域，随着网络的发展，可过渡为单环、双环等可靠性更高的接线形式。

图3 辐射式电缆网接线

2.2 单（双）环式

单环式接线是指来自不同电源的2条中压线路相互联络，形成环网，开环运行，如图4所示。任一段主干电缆故障时，可通过网络重构将故障段切除，并恢复对非故障段的供电，负荷损失较少。为确保故障时能转供负荷，主干线正常运行时的负载率应控制在50%以内。双环网本质上是由2个独立的单环网并行组成的，比单环网更容易为用户提供双路电源。通过在环网单元的不同段母线之间增加母联开关，双环网接线可衍生为“H型”接线，主干线的负载率将进一步提高[3]。单环网是双环网的一种过渡形式，用于电网发展的初期阶段。目前，国内负荷密度大、对可靠性要求较高的城市核心区域主要采用双环式接线或其衍生模式。

图4 单（双）环式电缆网接线

2.3 N供1备

N供1备接线是指N条来自不同电源的中压电缆线路相互联络，形成环网，开环运行，另1条空载线路作为公用的备用线路，如图5所示。非备用线路可满载运行，当线路发生故障时，可将其负荷转供至备用线路。该接线方式的线路负载率可达到N/（N+1），N的取值越大，设备利用率越高，但运行方式会变复杂，因此N的取值一般不大于4。该接线方式可靠性较高，但不易为用户提供双路电源供电，扩展方式不灵活，很难适应用户发展的不确定性。

图5 N供1备接线

3 国内外中压电缆网接线模式对比分析

3.1 供电可靠性

影响供电可靠性的主要因素可归纳为网络、设备、技术和管理4个方面。由于我国正处于经济快速发展时期，工程施工是造成停电的主要因素之一，因此可以通过技术和管理手段来提高可靠性水平。但是，通过提高设备档次、提升技术和管理水平所能挖掘的可靠性空间是有限的，这些因素能有效发挥效用的前提是网架结构比较完善，采用能够提供负荷转供的合理运行方式，具有充裕的承载能力。因此，网架结构是影响可靠性水平最关键的因素，大量的施工停电、计划检修停电都可以通过优化网架结构、提高转供能力来减轻其影响。

以系统平均断电持续时间（SAIDI）作为可靠性评估的主要参考指标，采用故障模式后果分析法对各种接线模式的理论可靠性指标进行计算，SAIDI的计算公式为：

式中：Ni为故障时受影响的用户数；Ui为每次停电持续时间。

计算结果如表1所示。国内目前应用较多的电缆双环网接线的用户平均停电时间约为0.2 h，供电可靠率为99.998%，而新加坡“花瓣式”接线和法国三环网接线的供电可靠率均可达到99.999%。由此可见，国内配电网可靠性水平要达到甚至超过国际先进水平，必须从研究一次网架结构入手，改进和创新配电网接线模式。

3.2 配电自动化的实现方式

法国三环网接线采用就地方式对故障进行隔离，配电变压器在主供电源故障时可自动切换至备用电源，并恢复供电，故障停电时间短，处理逻辑简单。主干电缆故障诊断和愈合的时间不会直接影响用户停电时间和供电可靠性，因此，该接线模式的可靠性水平对配电自动化的依赖程度较低。新加坡“花瓣式”接线的故障隔离、诊断和愈合是通过线路的差动保护实现的，也属于就地控制方式，但其运行维护的工作量较大，不适合在配电网规模较大的区域推广。而目前国内配电网自动化大多采用主站集中控制模式，自动化水平直接决定故障停电时间。配电网点多、量大、面广，集中控制系统处理的数据量大，使可靠性难以得到保证。因此国内的配电自动化也应积极探索简易的故障处理方式、分布式控制模式和免维护的运行机制。

表1 电缆网接线的理论可靠性

3.3 网架的扩展性

法国、新加坡均采用标准化的电缆网接线模式，每一个标准单元的供电能力相对固定（法国接线模型的标准单元是指一个独立的三环网，新加坡接线模型的标准单元指一个独立的“花瓣”）。可根据远景饱和负荷预测进行电缆网架设计和高压变电站布点规划，并制定逐年实施方案。同时，每一个标准单元的结构相对独立，易于扩展，可根据当前负荷情况确定标准单元挂接的配变数量，并根据近期负荷预测提前进行网架的拓展和延伸。而国内电缆网架规划设计往往与负荷发展脱节，负荷发展过程中网架结构变动较大，负荷切改频繁，造成投资浪费，严重影响了供电可靠性水平的提高。因此，国内配电网的发展亟需借鉴国际先进经验，统一规划思路，采用标准化的接线模式，推行配电网通用设计，并制定相应的运行管理规范和用户接入技术规范。

4 结语

国内中压电缆网接线模式的理论可靠性与发达国家相比存在一定差距，网络的故障诊断、隔离和愈合过程较为复杂，且对配电自动化的依赖程度较高，网架的规划和建设缺乏统一标准。因此，国内配电网的发展必须创新接线模式，转变规划思路，规范建设标准，以提高供电可靠性水平，更好地服务电力用户。

[1]李天友，金文龙，徐丙垠.配电技术[M].北京，中国电力出版社，2008.

[2]吴涵，林韩，温步瀛，等.巴黎、新加坡中压配电网供电模型启示[J].电力与电工，2010，30（2）∶4-7.

[3]胡列翔，王伟，麻秀范，等.中压配电网的衍生接线模式[J].现代电力，2006，23（3）∶26-30.

[4]Q/GDW 370-2009城市配电网技术导则[S].北京：中国电力出版社，2010.

[5]庄雷明，张建华，刘自发，等.中压配电网接线模式分析[J].电网与清洁能源，2010，26（6）∶33-37.

[6]谢晓文，刘洪.中压配电网接线模式综合比较[J].电力系统及其自动化学报，2009，21（4）∶94-98.

[7]DL/T 836供电系统用户供电可靠性评价规程[S].北京：中国电力出版社，2003.

（本文编辑：龚皓）

Comparison of Domestic and Foreign Medium-voltage Cable Network Connection Modes

HU Lie-xiang1，ZHANG Hong2，WANG Lei2，HE Jian-hu3
（1.Zhejiang Electric Power Corporation，Hangzhou 310007，China；2.Zhejiang Electric Power Economic Research Institute，Hangzhou 310014，China；3.Fuyang Power Supply Bureau，Hangzhou 311402，China）

The main medium-voltage cable network connection modes inParis，Singapore and China are introduced.All kinds of connection modes are compared and analyzed in terms of power supply reliability，distribution automation methods and network expansibility.And the new ideas on planning,construction and development of domestic distribution networks are discussed.

distribution network；medium-voltage cable network；connection mode；power supply reliability；grid planning

TM727

：B

：1007-1881（2012）06-0006-03

2012-02-17

胡列翔（1960-），男，浙江杭州人，高级工程师，长期从事电网规划、电力系统运行管理工作。