城市中压环网供电方式的探究

梁艮大

摘 要：随着城镇一体化建设的模式不断深入推进，用户对于配电网的供电可靠性要求越来越高，这无疑是对城镇供电线路的铺设以及建设的一项重大的考验。上世纪九十年代初，国家有关部门就对中压配电网的适用范围进行了规定，根据相关规范，配电系统应该以环式供电为主。文章主要针对广东省恩平市君堂镇10kV环网供电方式的配置、参数以及接线模式等进行探讨，并提出相应的建议，以期达到优化城镇中亚环网供电方式的目的。

关键词：城镇；中压环网供电；方式探讨

前言

君堂镇位于广东省恩平市东部，东邻开平市百合镇，南与东成镇接壤，西接牛江镇，北与沙湖镇交界。下辖20个村（居）委会，自然村320条，常住人口4.8万，现有用电户25000户，近年来，供售电量持续快速增长，2014年达8.9亿千瓦时，连续两年位居江门地区75个供电所首位。

君堂镇是著名的侨乡之一，华侨及港澳台同胞分布在35个国家及地区。地理位置优越，是江门地区重要的交通枢纽，G15沈海高速和G325国道贯穿全境，镇工业园建在国道旁，从工业园到沙湖镇扁冲出口仅1.5公里，交通十分便利。君堂镇是由原来江洲镇与原君堂镇合并的大镇，由于历史原因，不但以锦江河为界形成的一江两岸两墟镇格局一直都改变不了，配电网架结构也基本保持原有格局，目前，君堂镇共有10千伏线路41回，其中专用线路31回，公用线路10回，全部都是单复射线路。与君堂镇配电网有直接关系的变电站有3座，分别是110kV君堂站、220kV圣堂站和110kV马坦站，三座变电站呈三角形排列，站点之间直线距离不超过8公里，三站之间并未建有10kV联络线路，环网率为0%，供电可靠性比较差。单辐射型线路不利于线路故障或检修情况下负荷的转带。针对这些问题，在“一镇一册”规划中提出线路电源点的建设及网架结构优化调整方案，通過3-5年农村电网改造有规划地进行改造，不断优化网架结构，提高线路环网率和供电可靠性。

1 环网接线配置的选择

结线方式分为单母线不分段接线、单母线两分段带分段开关结线以及单母线两分段不带分段开关结线，提供保护功能的设备有断路器和负荷开关以及熔断器。

其中，第一类开闭所由断路器配置二次保护，一般综合单价为8万到10万元/单元，主要构成包括：真空断路器柜、电动操作机构、保护测控装置以及电源等。开关柜单元各尺寸最大值分别为：长0.98米，宽0.625米，高1.85米，配置范围为8单元到12单元，采用的故障电流分段方法为“过流、速断”，针对已有光纤通信网的城市中10kV高压配电系统来说，采用这种组合构成的开闭所需要配置高级保护（纵差动等）从而提高灵敏度以及缩短设备故障时所承受的热、动稳定电流时间。

第二类开闭所由负荷开关（配置熔断器）保护，主要构成为空气绝缘负荷开关柜以及SF6充气绝缘柜，SF6充气绝缘柜的各尺寸最大值分别为长0.86米，宽0.375米，高1.6米，配置范围为5单元到6单元之间，单价高于空气绝缘负荷开关柜，但低于上述第一类开闭锁，这类开闭所无二次保护装置，通过熔断器或上一级变电站出线断路器进行故障的切除，实际的电缆线的开闭所设备推荐使用这种组合。

第一类开闭所设备与第二类开闭所设备相比，第一类开闭所运行中断路器在绝大多数时候只起到了负荷开关的作用，出现线路故障时，第一类的保护装置不容易和上一级的变电站相协作，会导致出现越级跳闸的现象，针对这种不便的现象，采用第二类小型开闭所，结构简单、成本较低，性价比高。

此外，绝大多数环网要求接线开关带负荷分线路以及负荷线路，所以一般联络开关选择为负荷开关。

2 环网接线方式与开闭所的组合

2.1 “N供1备”单环网接线开闭所的配置

2.1.1 电网“2减1”单环网接线模式

电网“2减1”环网接线模式又称“手拉手”接线模式，如图1所示，这种接线模式使用于供电区域的负荷密度较低，例如城市郊区等地方，这种接线模式的电缆线路利用率较低，所配置的开闭所数目较少，且容量较小，同时，这种环网接线模式的进出线单元也较少，当负荷密度上升时，能够衍生改组成为“双电源双辐射”或者“N供1备”接线方式，达到节省或者延缓新建联络开闭所的效果。

2.1.2 “2供1备”单环网接线模式

在负荷密度达到“2减1”环网接线模式无法接入时，可以采用的改进方案为，优先采用衍生形成的“2供1备”接线方式，此外，也可以通过把“2减1”接线在联络点处分开接入两个电源，使原先的“2减1”形成两个“2减1”接线，这样的优势在于，相较于重新建立一环“2减1”回路来说，节省了出线间隔以及环网线路，提高了线路负载率，其次，当负荷密度进一步上升的时候，能够衍生改组形成“3供1备”环网结线方式，缩短了改组环网结构时的停电时间，节省了投资、同时为衍生网架结构建设发展奠定了良好的基础。

2.1.3 “3供1备”单环网接线模式

同上，在负荷密度继续增大时，“2供1备”接线方式的馈线负载率（67%）无法满足需求时，需要进行衍生形成“3供1备”或者“4供1备”接线（75%到80%）。

对于“N供1备”接线方式来说，N的大小将随着供电区域的负荷密度上升而上升，“N供1备”的母线可以出自同一座变电站的两段不同母线，将开闭所或者开关点设置在线路负荷相对均分的地方。

对于“N供1备”接线中的“1备”专用电缆线路，应设置开闭专用“1备”联络点，当线路运行正常的情况下，尽可能地减小“1备”所带的负荷，可以通过使用联络单元转带部分主供线路上的负荷以降低线路损耗以及运行的最高负荷，提高电缆的使用寿命，但是会带来检修以及故障处理工作的麻烦。

在环网接线的电源点位置恰当，供电区域形成大于“3供1备”单环网接线方式时，基于这种趋于成熟的环网结构，需要根据供电区域环网线路的发展规划来进行开闭所的配置。

2.2 “3分段2联络”环网接线模式开闭所的配置

对于供电区域的负荷密度已经达到相对饱和状态并对于供电可靠性有较高要求时，把“N供1备”接线衍生改组形成能够互为备用的“多分段多联络”单环网接线式，图2为“3分段2联络”的接线模式图，正常情况线路的负载率能够达到67%，这时候的环网结构大致成熟，载流量基本为最大值，如果仍然需要增加负荷，就要进行环网的新建。

2.3 双电源双环网接线

对于必须保证不间断供电以及重要负荷密集的供电区域所使用的环网供电方式为双电源双环网供电方式，双电源双环网接线可靠性很高。

当单环网衍生形成双电源双环网接线的时候，可利用两个小型5单元到6单元开闭所进行改组，虽然会造成网架结构的不清晰，但是能够减少新建环网大型开闭所的投资，减轻电缆敷设工作的负担。

综上所述，“手拉手”的接线模式是“N供1备”和“双电源双环网”以及“多分段多联络网格式”环网接线的基础，在供电区域的负荷密度不断上升的时候，应该针对配电环网的结构进行相应的开闭所的配置，在设计的时候也应该重视备用线路的预留，在“手拉手”接线模式上进行基础接線模式的衍生改良，相对于重新建立一环新的环网路线来说，节省了投资，也减轻了工作人员的负担。

3 君堂镇配网环网规划方案

（1）针对君堂变电站现已无10kV线路出线剩余间隔问题，建议核实君泥线、君江线、陶瓷线、新城二线四回已处于冷备用的用户用电情况，如长期无用电计划将其出线间隔改为备用，提高出线间隔利用率。

（2）优先审批220kV圣堂站10kV江水线延伸接通江洲线墟镇支线并与110kV君堂站波顿线联络方案（新建线路550米），实现“手拉手”的接线模式。一可以提高江洲墟镇、君堂墟镇一江两岸大型商住区域供电可靠性，二可以利用江洲线分担解决福堂线（现装见容量11500kVA）业扩受限问题，实现君堂镇农网可转供电率20%。

（3）改造110kV君堂站堡城线西园支线300米线路并使之与沙湖镇110kV马坦站米园线连接，可转供电率达到30%。

（4）新建线路230米，使220kV圣堂站10kV高平线通过琴时山支线与110kV沙湖站10kV牛江线联络，可转供电率达到40%，在高平线牛栏支线与江洲线墟镇支线之间新建线路100米联通，使两墟镇达到两供一备水平。

（5）调整110kV君堂站两回冷备用线路，让10kV新城线成为110kV君堂站110kV马坦站站间联络线并同时与黎塘线联络，可转供电率提高到50%。

（6）改造110kV君堂站10kV诚泥线并与220kV圣堂站10kV福塘线联络，可转供电率提高到60%。

（7）由于君堂线与波顿线同杆架设，在#36加装联络开关使之联络，可转供电率就达到70%。

（8）从110kV君堂站沿10kV鳌站乙线（双回设计单回架设）新出一条10kV均安支线，解决清湖线U形迂回供电模式，降低清湖线因用户数多（6870户）容易发生四级事件机率并与110kV平富岗站通过10kV东成线与10kV清湖线、10kV新塘线联络，可转供电率就达到100%。

对于城镇中压环网供方式，要求环网内的开闭所配置的进出线单元应该控制在6单之内为佳，对于开闭所的容量也进行了限制，当供电区域的负荷密度上升时仅仅需要对母线进行改造，这样的改造方式显著地降低了铺设线路的实施难度，节省了环网线路以及线路铺设的成本，同时奠定了供电网架结构健康发展的良好基础。

参考文献

[1]杨文宇，刘健，余健明，等.配电网分段和联络开关优化规划[J].中国电力，2011.

[2]肖峻，高海霞，葛少云，等.城市中压配电网评估方法与实例研究[J].电网技术，2010.