10kV线路目标网架的分析与选取

王文强

(福建永福电力设计股份有限公司 福建福州 350108)

0 引言

随着社会的不断发展，各种类型的用电负荷不断增加，负荷密度逐步增大，对于供电可靠性提出更高的要求，配电网的线路数量逐步增多，线路存在交叉、迂回、杂乱、供电范围重叠、用电负荷分布不均等现象。为使配电网实现坚强电网网架，同时做好新建配电网线路走廊与市政规划部门的衔接，全国各地也在不断开展配电网网格化规划。网格化规划方法是解决城市配电网由于缺乏面向远景的持续和一贯的目标网架及其过渡过程而导致线路接线混乱、无序、联络复杂等问题的有效技术手段[1]。而目标网架是网格化规划指导实践的一个重要步骤，能够有效避免配电网重复改造，为实际网架提供一个明确的建设方向。因此，目标网架的选取，将影响着供电可靠性、线路线损、电能质量、智能配网的发展以及道路走廊预留情况。本文主要通过分析架空网和电缆网的几种网架接线形式的供电能力，进而依据实际需求进行目标网架的选取。

1 电缆线路接线形式分析

在10kV开关站典型设计的电气主接线有两种，分别是单母线分段接线和单母线三分段接线；10kV环网柜典型设计的电气主接线只有一种，采用单母线接线[2]。在供电区域类型为A+、A、B、C的情况下，其供电安全准则应满足N-1，D类供电区域其供电安全准则宜满足N-1[3]。在基于上述开关站和环网柜电气主接线的形式以及满足N-1的原则情况，本文分析几种常见的电缆网架接线形式。

1.1 单环网接线

图1为单环网接线，其中“HA-”符号的设备表示环网柜、绿色线路表示联络线路、10kV进线是引自不同电源线路。对于组负荷小于等于2MW时，其恢复供电时间仅需在维修完成后即可。因此，一组单环网接线一般设置4～6个环网柜，每个环网柜负荷均小于等于2MW。

图1 单环网接线

1.2 双环网接线

图2为双环网接线，10kV电源进线引自4个不同电源。在双环网设计中，线路负荷尽量均匀分布在各个环网柜，每个环网柜的承载负荷也必须控制在2MW以内，当线路发生故障时，能够保证其余非故障段负荷均能够被联络线路转供。但双环网并非是两个单环网的叠加，而是在两个单环网适当的分段位置设置几个合理的“联络桥”。因此，此时该联络桥不宜再T接负荷，且在地理位置上应尽可能的靠近。两个单环网的路径不在同一道路上，靠近用户侧，能够深入负荷中心，方便负荷T接，提高供电质量。

1.3 双电源辐射开关站接线

图3为双电源辐射开关站接线，其中“KB-”符号的设备表示为开关站。此时开关站做为终端站使用，两段母线通过联络开关构成电气连接。

图3 双电源辐射开关站接线

1.4 2供1备接线

图4为2供1备接线，该接线形式是在双电源辐射开关站接线形式基础上扩展而成。N供1备接线中N值一般取2或3。

图4 2供1备接线

1.5 双并双环网开关站接线

图5为双并双环网接线，两端开关站的每一回进线均采用2回3×400截面电缆。分两种情况讨论：①KB-2开关站母联无法转供或不设置母联开关。此时，A1-Ⅱ和B2-Ⅱ线路负载率是100%，假设故障点位于A1线变电站出站段，则原A1线上负荷均能够由其他线路完成转供。②KB-2开关站母联可以实现转供。此时，A1-Ⅱ和B2-Ⅱ线路负载率是50%。相比于两种运行方式，线路所能承载的最大负荷第一种较多，转供能力方面两者相同。

图5 双并双环网开关站接线(一)

1.6 双并双环网开关站接线

图6为双并双环网接线，此时两端开关站的每一回进线均采用2回3×400截面电缆。为满足KB-2、KB-3开关站实现站内或站间联络，此时A1-Ⅱ、A2-Ⅱ、B1-Ⅱ、B2-Ⅱ线路负载率是50%。

图6 双并双环网开关站接线(二)

1.7 双环网开关站接线

图7 双环网开关站接线

图7为双环网开关站接线。若将上述两种双并双环网开关站接线的10kV线路换成单回3×300截面电缆，则可构成两种双环网开关站接线，此时，由于电缆数量和截面减少，一组网架所能承载最大负荷也相应减少，原本的中间开关站可根据实际情况调整为环网柜或者是架空线路。需要注意的是：本组接线线上的开关站与环网柜顺序不能调换以免线路首段故障，故障线路非故障段无法完全被转供。

1.8 各组接线形式供电能力分析

在满足10kV线路N-1通过的前提下，对上述几组接线形式进行供电能力分析，如表1所示。根据表1可知：各组网架的设备利用率最低的接线形式是单环网接线和双电源辐射开关站接线，两种接线形式的联络点都只有一个，导线利用率较低，但是故障线路非故障段恢复供电最容易实现。2供1备接线网架的设备利用率是66.67%，导线利用率较高，故障线路非故障段恢复供电也较容易实现，但是实际线路运行中，运行线路负荷长期处于较高的负载率，仅适用于进出线通道受限、负荷增长较为明确的地方，局限性强。3种双环网开关站接线中，各组网架的设备利用率均是75%，导线利用率较高，相比于前面三种接线，其故障线路非故障段恢复供电也相对较为复杂。双环网接线中，一组网架的设备利用率是75%，导线利用率较高，在表1中其故障线路非故障段恢复供电最为复杂。

两种双并双环网接线分析：从两种接线形式来看，仅相差一座开关站；从各回线路负载率的使用情况来看，双并双环网开关站接线有两回进线线路负载率允许达到100%、另外两回进线允许达到50%，而双并双环网开关站接线四回进线线路负载率允许达到75%；从下级开关站10kV电源进线来看，双并双环网开关站接线中的进线负载率有两种可能，而双并双环网开关站接线中的进线负载率为50%。上述两种接线形式可以根据实际情况合理选择使用。

表1 电缆线路接线形式分析

注：网架设备利用率是指在满足N-1的前提下，该组网架所能承载的最大负荷与所有主干回路允许最大负荷之和的比值。

故障点位于变电站出站段的10kV电缆线路。

2 架空线路接线形式及分析

在现有规范中，架空线路的网架结构接线方式采用多分段适度联络，但未明确提出具体接线形式。本文基于架空线路各段负荷均匀分布的前提，分析几种架空线路网架结构。

2.1 单联络接线

图8为单联络接线，其中QF为开关，空心表示联络，实心表示分段，圆圈表示杆塔。10kV线路上负荷均匀分布，各段线路的最大负荷不允许超过2MW，以便于线路故障时，缩小停电范围。

图8 单联络接线

2.2 两联络接线

图9为两联络接线形式。对于任意一回线路均是三分段两联络，且联络点位于不同段内，线路故障时能迅速通过联络开关恢复供电。

图9 两联络接线(一)

2.3 两联络接线

图10为两联络接线形式。从接线形式中可以得知，只有A1线属于两联络，若其他两回线路也仿照A1线路做联络接线，则会构成一个庞大的联络组，造成联络复杂、网架不清晰、倒闸操作难度大，同时不便于管理及发展自动化。

图10 两联络接线(二)

2.4 两联络接线

图11为两联络接线形式。从接线形式中可以得知，两个联络点均位于同一地方，其实际作用与单联络接线形式作用相同。

图11 两联络接线(三)

2.5 各组接线形式供电能力分析

在满足10kV线路N-1通过率的前提下，分析上述几组接线形式进行供电能力，如表2所示。从表2中可以得知：各组网架的设备利用率最低的接线形式是单联络接线和两联络接线形式，导线利用率较低，故障线路非故障段恢复供电容易实现。两联络接线形式，虽然联络点不同，但实际线路允许使用的负载率也都是50%，与理论上的两联络所允许的负载率66.67%不同，其因主要是特定的网架结构转供通道有限制。因此，若考虑一组网架内所有线路均能通过线路N-1，只能降低线路负载率。两联络接线形式中，一组网架的设备利用率是75%，导线利用率较高，相比于前面两种接线形式，其故障线路非故障段恢复供电最为复杂。

3 目标网架接线的选取及应用

综上，可知，成组网架的设备利用率在50%～75%，线路负载率在50%～100%；不同类型的网架接线对于线路的导线截面也不同。如新市镇，其不同的发展定位可分为商住型、工业型和工业商住混合型三类[4]，那么，根据不同的负荷类型选择对应的目标网架接线(表3)。

表2 架空线路接线形式分析

注：①网架设备利用率是指在满足N-1的前提下，该组网架所能承载的最大负荷与所有主干回路允许最大负荷之和的比值。

故障点位于变电站出站段的10kV电缆线路。

②电缆线路载流量依据《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)；架空线路载流量依据《配电网规划设计技术导则》。

表3 推荐不同类型的目标网架接线形式

4 结语

配电网中压目标网架的选取，对于配电网网格化规划的实现具有重要意义。本文通过对不同类型的网架接线形式进行供电能力分析比较，在满足10kV线路N-1的前提下，提出不同的负荷类型采用不同的接线形式，以满足各类负荷对供电可靠性、电能质量的要求，对配电网网格化规划中压目标网架的选取提供参考。