10 kV配电网的接线模式分析

何容

(云南电网有限责任公司昭通供电局，昭通 657000)

10 kV配电网的接线模式分析

何容

(云南电网有限责任公司昭通供电局，昭通 657000)

合理的配电网结构是保证电力供应的重要一环。本文对1O kV配电网典型接线模式进行了研究，从特点、适用条件方面对不同接线模式进行分析。找出适当的10 kV配电网的接线模式并加以改进，最终使其适应昭通配网现阶段的发展。

供电；可靠性；配电网结构；接线模式

0 前言

减少停电时间的方法有提升管理、采用新技术、优化配网结构、采用自动化等一系列措施。昭通配网通过这些年的发展，管理逐渐规范，带电作业、状态检修等新技术逐步推广，这两种方法已经应用于减少停电时间，提高供电可靠性。配电网作为电力供应的最终环节，是影响供电可靠性的关键因素。纵观国内外供电可靠性高的配电网，其接线模式都比较合理，具备较高的转供率，在此基础上使用快速的继电保护或采用自动化进一步提升供电可靠性。而昭通配网处于发展初期，接线模式比较原始，自动化程度几乎为零。这两方面的改变将对昭通配网的可靠性有较大提高。[1-3]

一些供电可靠性较高的配电网接线模式如三双接线，花瓣接线等[4]，但是那并不是放之四海而皆准的接线模式，不能直接采用。文中在对昭通配网现状进行充分分析的基础上，对比分析了当前主流的几种配电网接线模式。根据昭通配网现阶段情况，选择了其中 “4-1”主备接线模式作为城网的主要接线模式，并以此为基础略做修改，使其可充分利用昭通配网目前的环网开关柜。选择单环网接线模式为农网的主要接线模式，并在此基础上引入分枝断路器，减少故障停电范围。将这两种接线模式作为昭通配网向高供电可靠性，高度自动化配网发展的中间过渡模式，短期内可以减少投资，提高供电可靠性。

1 配电网现状分析

昭通配电网由城网和农网两部分组成：城网目前有单辐射、单环网等基础接线模式和一些非标准接线模式等多种模式共存；农网目前主要为辐射接线，线路分段断路器较少，线路负荷轻供电半径大，线路支路多。昭通气候复杂，春天大风、夏天雷击、冬天冰凌加上局部地区常年多雾，对10 kV线路的安全运行带来了极大的威胁，由于线路所经地区气候环境恶劣，故障率高，而线路故障一般跳电源侧断路器，造成故障巡线时间长。昭通配网中10 kV母线基本都是单母线分段模式，母线检修时10 kV网络除城网线路外不具备倒供电条件。现在的配电网接线模式转供率低，全部农网和部分城网不具备转供电条件，而具备转供电条件的城网主要是非标准接线，结构复杂，操作繁琐，加上各段负荷分布不均，没有电流监测手段，容易造成倒负荷后线路过负荷等情况。在这类地区如果不加强基础网络建设就进行配网自动化建设，不能从根本上解决转供负荷问题，对减少停电时间成效不大。因此需要对昭通配电网接线模式进行优化，为后续的发展打下基础。

2 配电网接线模式分析

配电网接线主要有低可靠性的单辐射接线，中可靠性的单环网、三分段三联络、“N-1”单环网等接线模式，高可靠性的 “三双”接线模式。各种接线模式可靠性、投资大小、适用范围各不相同。

2.1 基本接线模式[5-6]

单辐射接线 (如图1中a)：是最原始的接线模式，结构简单清晰、设备少、建设投资低，扩展方便，可靠性差。当线路或设备故障、检修时，停电范围大，但主干线一般可分为2～3段，以缩小事故和检修停电范围。由于不考虑备用，主线正常运行时的负载率可达到100%。

单环网 (如图1中b)：较单辐射接线增加了联络断路器，可靠性比单辐射式接线模式大大提高，接线清晰、运行比较灵活。任何一个区段故障，非故障段可通过转供恢复供电。满足 “N-1”要求，考虑电源故障时转移负荷最多的情况，主干线正常运行时的负载率将控制在50%。

三分段三联络 (如图1中c)：每段均通过联络断路器与电源相连，由于联络较多，结构相对复杂。当任何一段线路出现故障时，均不影响其它段正常供电，一定程度上满足了 “N-2”，提高了供电可靠性。负荷可分段倒至相邻线路，负载率可达75%。

双环网 (如图1中d)：本质上是由两个独立的单环网组成。在满足 “N-1”的前提条件下，主干线正常运行时的负载率仅为50%，投资较大。双环网易于为用户提供双路电源供电，可靠性较高。

“N-1”单环网 (如图1中e)：N条电缆线路连成电缆环网，在正常运行时，每条线路均应留有50%的裕量。这种接线模式在运行时比较灵活，使线路供电的可靠性增加。而从经济角度来看，这种接线和单环网接线是一样的。

“N-1”主备接线方式 (如图1中f)：就是指N条电缆线路连成电缆环网，其中有1条线路作为公共的备用线路，正常时空载运行，两外N-1条线路满载运行，若其中1条运行线路出现故障，则可以通过操作线路断路器把负荷转移到备用线路。“N-1”主备接线的线路平均利用率为(N-1)/N。N越大，线路利用率越高，可靠性越低[7]。“N-1”主备接线模式的优点是供电可靠性较高，线路的利用率也较高。

图1 配电网基本接线模式

2.2 高可靠性配电网接线模式分析

除上述基本接线模式外，还有一些供电可靠性较高的接线模式。比较典型的有浙江省电力公司三双接线模式：采用 “双电源、双线路、双接入”的三双模式，线路冗余度高、线路投资大，可靠性高。在采用备自投情况下，线路故障时仅短时停电；巴黎三环网接线模式：由两座变电站引出三条线路构成三环网，开环运行。每座配电室双路电源分别T接自三环网中其中两回，其中一路为主供，另一路为热备用。线路故障时备自投将负荷切至另一条线路，线路故障停电时间短。线路利用率在40%以内，以高冗余度换取供电可靠性；新加坡花瓣形接线模式：以变电站为中心形成花瓣形接线，由同一个变电站引出两回线自环构成单环网即一个花瓣。不同电源变电站的花瓣间设置联络开关，处于常开状态，事故情况下可通过远方操作，将负荷倒至另一变电站运行。线路采用差动保护，一般线路故障直接切除故障线路，不中断用户供电，可靠性很高[8-9]。

3 配电网结构模式优化

昭通负荷密度较低，在投资有限又需提高可靠性的实际情况下，主要从以下四点对接线模式加以筛选。

可靠性：采用有备用方式，提高线路转供率。

经济性：尽量使用现有配电网设备，减少投资；提高线路负载率。

灵活性：运行操作简单灵活，易于查找隔离故障。

发展性：利于后续自动化建设或向高可靠性接线模式过渡。

综合以上几点，高冗余度的三双接线和全线采用差动保护的花瓣接线由于投资高不适用，单辐射无备用，单环网、双环网、“N-1”单环网接线负载率低，三分段三联络相对复杂，不利于故障查找，因此可采用 “N-1”主备接线模式。

昭通城网目前基本具备转供条件，但是结构复杂，分段较多 (2段到11段不等)。出现故障时将跳变电站侧的电源断路器使整条线路停电，而且故障查找需多次分段试送以缩小故障查找范围，故障查找步数约为段数减1后的3倍。加上线路负荷分配不均，对部分重负荷线路需要分成3-4段转至其他线路供电。因此从故障开始到查出故障段，再到非故障段负荷转供完毕，操作多，耗时长。针对以上现状，对采用的 “N-1”主备接线中的 “4-1”主备接线模式加以改进，使之变成分段联络型 “4-1”主备接线 (如图2)。此接线模式的优点，首先充分利用昭通配网目前的环网开关柜，不需投入大量资金更换设备，城网只需投入人力物力更改线路连接方式就可实现；其次由于采用了分段联络开关，在考虑负荷同时率情况下，对于 “N-2”故障也可保证用户供电，提高了供电可靠性；最后分段数控制在3-6段，故障查找在步数减少至原来的一半、而转供负荷时仅需2步即可完成，操作灵活；分段联络型“4-1”主备接线相对比较标准，有利于自动化的实施。

图2 分段联络型 “4-1”主备接线

昭通农网线路负荷轻，为提高供电可靠性，选用单环网接线模式为中短期的目标接线模式。由于农网线路长，分枝多且长，加上昭通恶劣的自然环境，线路故障率高，为了适应昭通的运行条件，减少故障停电范围，本文改进了单环网接线模式，即加入了分枝断路器。主线合理采用具备事故跳闸能力的分段断路器形成具有两个到三个分段的单辐射接线，分枝较长或比较集中的安装具备事故跳闸和接地指示的断路器，并逐步形成单环网结构，单环网尽量采用与其它站互联，不具备条件时采用本站自环方式形成单环网 (如图3所示)。这样在支线故障或检修时可以只停支路断路器缩小停电范围，在主线故障或检修停电时可以转供。这样可以缩小故障或检修的停电范围，同时也解决了电源性停电不能转供的问题，减少了客户停电时间，提高了供电可靠性。表1为假设各段故障几率一样的情况下，各段故障的停电影响范围。有表中的计算结果可见，带分枝单环网接线停电范围相比单辐射接线减少了3/4。考虑故障主要出现在气候恶劣的分枝线路，平均停电范围将进一步缩小从而停电时间进一步减少。

表1 不同接线模式下故障停电范围

图3 带分枝的单环网接线

4 结束语

配电网采用这两种接线模式，可以最大限度的保留现有设备，减少工程量。可在短期内使客户平均停电时间减少，可以满足大多数客户当前对电力可靠性的需求。对于少部分对供电可靠性要求较高的客户，可以提供双电源接入，并采用备自投装置。这两种接线模式在电源或者线路中间故障都可通过运行方式调整恢复供电，但这两种接线模式也有其局限性。第一，对于配变压器故障将终止供电；第二从出现故障到非故障段恢复供电需要一定时间，这个时间与配网自动化程度有关，自动化程度越高时间越短；第三不能满足对间断供电时间要求限制在秒级内的客户需求。这几个问题可在负荷密度增大，客户对可靠性要求进一步提高后通过提高保护水平，实现配网自动化及双接入等方法加以改变。由于这两种接线模式结构简单，有较强的可塑性，易于向双环网、三环网、花瓣型接线等模式转变，因此这两种接线模式只是作为一个适应昭通当前发展的过渡接线模式，为将来形成更高可靠性的双环网接线、三双接线、花瓣形接线或配网自动化等打下基础。

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Discussions on Connection Mode of 10 kV Distribution Network in Zhaotong Power Grid

HE Rong
(Zhaotong Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid，Zhaotong，Yunnan 657000，China)

With the gradual establishment of the continuous development，the demand for reliability of electricity supply is growing rapidly，but there is more and more problems in the distribution network.The suitable distribution network connection mode is very important for ensure sufficient electricity supply.This paper studies the typical connection modes of 10 kV distribution systems，in which the characterristics and their applicable conditions of different connection modes are analyzed.Find out the suitable distribution network connection modes to make improvement，finally，make the distribution network adapt to the current Zhaotong Power Grid development.

power supply；reliability；distribution network structure；connection mode

TM75

B

1006-7345(2015)04-0012-04

2015-01-30

何容 (1983)，女，助理工程师，云南电网有限责任公司昭通供电局，从事电力系统运行分析工作 (e-mail)herong001＠im.yn.csg。