居民住宅小区的配电网用户接入方案分析

夏 磊， 尤 佳， 王 浔， 黄一钊

(1.国网合肥供电公司， 安徽 合肥 230022；2.国网安徽省电力公司， 安徽 合肥 230022)

居民住宅小区的配电网用户接入方案分析

夏 磊1， 尤 佳2， 王 浔1， 黄一钊1

(1.国网合肥供电公司， 安徽 合肥 230022；2.国网安徽省电力公司， 安徽 合肥 230022)

文章以某市居民小区配电网接线方式为例，比较了不同负荷接入条件下单、双环网的特点与优劣。在现有环网结构基础上进一步调整优化，形成满足供电负荷增长的居民小区配电网运行方式与网架结构两种优化方案，作为指导新用户接入配电网以及现有居民住宅小区用户运行方式调整的参考依据。

居民住宅小区；配电网用户；接入

0 引言

随着社会经济的快速发展，居民用电对于供电服务以及电网的供电可靠性提出了更高的要求。配电电缆网作为城市中心区域居民住宅小区接入中压配电网的主要接入方式，在不同负荷接入和不同供电区域运行条件下，其网架接线方式的选择在很大程度上影响了配电网向居民用户供电的可靠性与稳定性。

文章在对某市配电网居民住宅小区电缆网存在问题现状进行分析的基础上，选取现有典型电缆网为范例，通过单、双环网建设投入、网架演进及运行方式分析比较，得出不同电网结构优劣结论，提出针对不同负荷、供电可靠性需求下各居民住宅小区的配电网规划接入方案。

1 配电电缆网运行方式比较

1.1 电缆单环网特点

电缆单环网的主要特点是接线简单、清晰，运行方便、灵活，有利于配电网络扩展和配电自动化建设，适用于供电可靠性要求高、负荷密度较低、用电增长速度较快的城市配电网络。[1]当环网线路中任一段电缆线路或环网单元故障时，可通过短时间的分段开关切换，很快恢复环网单元供电，大大提高了配电网络供电可靠性。为了满足N-1安全准则要求，当环网线路中的一回进线出线故障时，另一回进线应承担全部用电负荷，正常运行时，每条线路应留有50%备用容量，电缆线路负载率较低。

1.2 电缆双环网特点

电缆双环网是电缆单环网的组合，利用两回电缆线路，可解决单环网供电方式中因电缆、变压器及低压设备故障造成的较大面积停电问题，能最大限度地确保向用户连续供电，满足重要用户双电源供电要求。与单环网相比，电缆双环网具有接线完善、供电可靠性更高等优点，后期各类用户负荷可以环入环网且不打破现有环网结构，网架演进与运行方式安排更加灵活。但相同规模双环网理论投资比单环网增加一倍，一般适用在城市市中心区繁华地段、双电源供电的重要用户或供电可靠性要求较高的配电网络。[2]

在双环网线路中，当任一段电缆线路或环网单元发生故障或检修时，低压母联合上，可保证用户不间断供电。

2 配电电缆网运行方式现状

2.1 电缆网主要接线方式

某市城市配电网主要分为三大块，即市中心(包括一环内和滨湖新区)、市区(包括一环至二环间以及政务区、各开发区)、郊区。

配电电缆网主要采用单环网与双环网两种接线方式，其中市中心区滨湖区域采用双环网，市中心区一环内、市区(一环至二环间、政务新区、各开发区)主要采用单环网。如表1所示。

表1 某市市区电缆网主要接线方式表

2.2 主要设备配置

2.2.1 电缆线路设备

电缆主干线配置YJV22-400mm2(新出线)、YJV22-300mm2(部分老出线)，支线新出线主要配置YJV22-240mm2、YJV22-120mm2等。

根据经验值，400mm2YJV电缆载流量在520A左右；300mm2电缆载流量在460A左右；240mm2电缆载流量在400A左右。(和敷设方式有较大关系)

2.2.2 一级(公用)开闭所或环网柜设备

一级公用开闭所作为变电站母线的延伸，在配网网架中起到负荷分配调整作用。目前接线模式主要为单母分段，进线一般为2进，出线一般为12回，CT变比配置为进线开关和母联开关配置400/5(少量配置600/5)，12回出线中每段母线各预留1回出线配置400/5(为后期可能接入第三路电源、公网主干线路及抢修备用)，其余出线少量(一般不超过4回)配置300/5为小区总所及个别重要大负荷供电用，剩余开关按照200/5配置；环网柜常规按照2进6出或2进4出配置。

2.3 小区10(20)kV接线形式

某市共计971座小区开闭所(配电房)，其中202座分所，另有353座未移交的小区开闭所。主要接线形式(超过90%)为单母分段两路进线，少量老开闭所为单母线不分段两路进线或单路电源。

接线方案一：小区只有1座总开闭所，则一路进线由变电站直供(少量无变电站间隔资源的也由公网T接)，另一路进线由公网T接，小区总开闭所母联开断运行，小区分所两路进线电源由总所两段母线分别提供。接线图如图1所示。

接线方案二：小区有2座及以上总开闭所，则一路进线也是由变电站直供(少量无变电站间隔资源的也由公网T接)，另一路由变电站直供或由公网T接，小区几座总开闭所之间手拉手，并在其中的1座总开闭所母联处开断运行，小区分所两路进线由不同的2座总开闭所分别提供。接线图如图2所示。

2.4 配网负荷分析

2014年夏季配网10(20)千伏最大负荷达240.8万千瓦，配网公用线路、专用线路共计1093回，平均每回线路2203.1千瓦，负载率仅36.7%；2014年夏季配网10(20)千伏最小负荷仅70万千瓦，平均每回线路640.4千瓦，负载率仅10.7%。

而2014年配网10(20)千伏重载线路达22回，平均负载率达88.8%；轻载线路达245回，平均负载率仅11.8%。通过以上分析得出配网超过三分之一线路重载或轻载，所带负荷不合理，原因主要有：

(1)新小区客户报装容量较大，后期入住率低，导致占用变电站间隔资源造成线路轻载，而变电站资源紧张后其余小区大量接入公网线路，造成部分线路重、过载。

(2)小区自管用户主要为高层、超高层提供电梯、水泵、应急照明等电源，需要双电源供电，导致小区开闭所运行方式上安排必须保证母联开关处开断状态，造成小区仅一半负荷由专用线供电，而另一半负荷直接由公网供电，多个小区的另一半负荷同时接入在同一条公网线路上导致线路重、过载，而专用线路未能充分利用其容量资源。

(3)部分区域，特别是老城区变电站项目缺少，大量基建项目投运在二环外甚至城郊地区，造成重载线路(22回中的17回)集中在二环内，而轻载线路(245回中的164回)集中在二环外，变电站不能充分发挥作用。

3 居民住宅小区用户接入配电网方案

根据配电网现状的问题，结合不同小区用户接入容量及供电可靠性需求，提出运行方式与网架结构两种优化方案。

3.1 小区运行方式优化

对于不具备网架调整条件的小区开闭所运行方式建议调整如下：

(1)对于两路电源均由变电站直供的小区开闭所，暂不作调整，依然由每路电源各带一半负荷。

(2)对于一路电源由变电站直供、另一路由公网T接的小区总开闭所(仅1座总所)，母联仍然处开断状态，在公网线路负载率超过线路额定负载50%以上，通过分开闭所调整运行方式，将分开闭所负荷通过高压全部转移至总开闭所由变电站直供的小区开闭所母线供电，可以达到专用线带总开闭所一半负荷以及分开闭所全部负荷的目的，公网T接线路仅带总开闭所一半负荷，不带任何分所负荷，专用线路带小区负荷将超过75%。接线图如图3所示。

(3)对于一路电源由变电站直供，另一路由公网T接的小区2座及2座以上总开闭所，几座开闭所手拉手，在由公网T接的总开闭所母联处开断，通过分开闭所调整运行方式，将分开闭所负荷通过高压全部转移至由变电站直供的小区总开闭所供电，可以达到专用线带几个总所全部负荷、与公网T接总所一半负荷以及分开闭所全部负荷的目的，公网T接线路仅带1座总所的一半负荷，不带其他总所以及分所，专用线路带小区负荷将超过80%。接线图如图4所示。

(4)对于两路电源均由公网T接的小区总开闭所，在具体比较分析两路电源中的低负载率线路后，将小区主要负荷通过高压调整运行方式转移至低负载率线路。

(5)对于调整高压运行方式后，仍然有部分线路重载或轻载的，可以通过调整低压运行方式，将T接在公网的另一段母线出线的配变负荷由低压调整转移至由变电站直供开闭所母线出线的配变带。因上面分析已指出99%的配变负载不超过50%、96%的配变负载不超过30%，因此通过配变转移负荷基本不会造成另一配变重、过载，在调整运行方式时需核实负载率即可。

3.2 小区网架结构优化

对于具备网架调整条件的小区开闭所建议按双环网方式调整，方案如下：

(1)将原小区总所母联与隔离开关柜更换为两座进线开关柜，同一小区不同开闭所间通过新增加进线开关增加敷设两回联络线，由原单环网演进为双射(对射)网。

(2)将临近小区新增进线相互联络，形成双环网。

(3)小区分所及自管用户就近接入小区总所。接线图如图5所示。

4 不同电缆网结构与接线方式比较

4.1 经济性比较

以3.2方案中小区为例，对不同网架条件建设投入进行比较，小区总配、小区分配电气一次设备投入基本不变(小区总配两台联络开关柜需更换为进线开关柜)，外部电缆设备投入见表2。

表2 某小区新建单、双环网建设投入比较

由表2可以看出，不同网架条件下配电设备投入差异主要体现在外部电缆设备上，其中单环网电缆设备投入最小，双环网建设阶段投入次之，双环网建成投入最大，双环网建设阶段与建成阶段分别较单环网需多投入8%和13.4%，建设投入差距不大。主要原因为双环网与单环网相比小区总配间增加一回联络线，增加了总配进线和联络电缆长度；双环网结构下小区分配电源可以就近接入附近的小区总配，减少了分配接入电缆长度。

同时通过计算可以得出不同开闭所数量小区单、双环网投入差距，见表3。

表3 不同类型小区新建单、双环网建设投入差距比较

注：表格中数值以单环网投入为基准，按100%计，各模式均假设小区总所与分所按1∶1配置。

4.2 可靠性比较

针对不同网架采用网络等值法分别对单环网及双环网网架进行供电可靠性计算评估[3]。对电缆网结构仅考虑开关及电缆设备故障对可靠性影响，参照2014年某市市区供电可靠性统计，电缆线路故障率取0.0028次/a·km，平均修复时间为8h；开关故障率取0.004次/年，开关可靠工作概率为99.9%，操作时间为30min。将小区分配每段母线负荷简化等效为主干网单一负荷点，分别计算各环网供电可靠性，公式如下：

RS=[1-ΣλiriNi/(ΣNi×8760)]×100%

式中，λi指负荷点i故障率，Ni为负荷点i用户数，ri为负荷点i的故障平均持续时间。分别得到单环网与双环网供电可靠率理论计算值如表4所示。

表4 单环网、双环网供电可靠率理论计算对比

由表4可以看出，不同接线方式的电缆单环网供电可靠率理论计算值已接近4个“9”，如采用双环网网架，其供电可靠率理论计算值可达到5个“9”，明显高于单环网水平。

4.3 网架演进比较

目前某市市区单环网网架结构下采用小区总-分配模式供电的小区配电室共549个，其中小区总配345个，小区分配204个，小区总配与分配数量比例为1.7∶1，小区总配带公用配变容量近120万千伏安，小区分配带公用配变容量50万千伏安，配变容量比例为2.4∶1，小区分配在小区居民用户供电起重要作用。为保证小区分配的双电源供电，小区分配进线必须接在不同电源点总所母线下，导致了分配接入电缆长度增加，对小区总配设备要求更高，也限制了不同小区的配电室接入同一单环网网架。

双环网结构接线具有很高的供电灵活性和可靠性，采用双环网接线可以解决小区分配接入问题，减少小区分配的接入电缆投入[4]。不同小区配电室可以环入同一双环网网架，在一定程度上可以缓解市区配网部分区域上级变电站、公用开关站布点不足的问题。根据双环网线路负载情况，新建小区配电室可以开入负载较轻的已成型双环网中，解决线路负载分布不均衡，合理分配变电站、公用开关站间隔资源。在双环网结构中，小区总配作为公用开关站同一层级设备串入主网架中，可以有效解决单环网网架中层级过多、配电室串供等问题。

4.4 运行方式比较

现有单环网结构下，为了保证自管用户及不移交开闭所双电源供电，运行开环点必须设置在两个小区总配间或小区总配母联处，对于部分另一路电源T接在公网架空线路上的小区，此种运行方式有可能导致公网架空线路重载，而变电站(公用开关站)供电电缆线路轻载。如采用双环网供电，自管用户将始终由双电源供电，网架的运行方式更加灵活。[5]

5 结论

文章以某市居民小区配电网为例，通过分析计算，比较了不同负荷接入条件下单、双环网的特点与优劣。从经济性方面看，双环网建设投入要略高于单环网，但两者差距不大；从规划运行方面看，在建设投入差距不大的情况下，电缆双环网结构网架演进与运行方式调整更加灵活，有利于配网电源点建设布点、间隔资源分配利用和用户接入控制；从供电可靠性来看，电缆双环网结构明显优于单环网。

综合各方面因素，电缆双环网结构适合于更高供电可靠性需求且用户接入负荷密度较大的居民住宅小区用户，尤其适合分期开发的大型居住类型地块的新建接入，电缆单环网结构主要适用于对于供电可靠性没有特殊要求或不具备双环网接入条件的居民住宅小区，对于该类区域的接入方式选择应谨慎专题论证。

[1] 但刚,赵云龙.中压配电网接线方式及配电自动化[J].农村电气化，2006(12)：35-38.

[2] 杨奎,曾辉,迟春娟.从运行方式看电力系统供配电网的发展[J].新疆电力，2006(4)：9-10.

[3] 陈天虹,张天华.10kV配电网供电可靠性理论计算研究[J].贵州电力技术，2009(12)：40- 42.

[4] 张仕勇,应笑冬,金佳.城市配电网接线方式优化研究[J].云南电力技术，2011(5):43- 45.

[5] 徐琳,张群,卢继平.配电网闭环运行方式研究[J].农村电气化，2010(7)：13-15.

[责任编辑：王敏]

User Access Scheme of Distribution Network in Residential Areas

XIALei1,YOUJia2,WANGXun1,HUANGYi-zhao1

(1.StateGridHefeiPowerSupplyCompany,Hefei230022,China;2.StateGridAnhuiElectricPowerCorporation,Hefei230022,China)

This paper utilizes a city residential area distribution network connection mode as an example, compares the advantages and disadvantages between single loop network characteristics and double loop network characteristics in the different load conditions. Further adjustment and optimization are made on the basis of the existing ring network structure, two prioritization schemes to meet the growth power load of residential area distribution network on running mode and network structure are formed, as a reference base for guiding new user access in distribution network and adjusting the running mode of the existing residential area users.

residential area; distribution network user; access

2015-03-11

夏 磊(1980-)，男，安徽长丰人，国网合肥供电公司，工程师，主要从事电网生产、运行、规划管理工作。 尤 佳(1981-)，女，安徽六安人，国网合肥供电公司，工程师，主要从事供用电管理、电力市场、客户服务专业研究。 王 浔(1982-)，男，安徽合肥人，国网合肥供电公司，工程师，主要从事城市配电网规划、运行管理、建设与改造研究。 黄一钊(1988-)，男，江苏无锡人，国网合肥供电公司，助理工程师，主要从事配电网运行、信息化工作。

TM727.2

A

1672-9706(2015)03- 0017- 06