10 kV 配电网研究综述

（中国电建集团福建工程有限公司 福建福州 350003）

0 引言

电力系统是由生产、输送、分配、消费电能等部分构成的电能生产与消费系统，配电网主要起分配电能的作用，在电力系统末端进行电能分配。配电网是电力系统中与用户紧密相连的重要枢纽，其网架性能的强弱与广大群众的生产生活息息相关，配电网的水平也决定着电能的传输质量，电压质量，供电连续性［1-3］。现有绝大多数的用户停电故障是由电力系统中的配电部分造成的。随着社会经济与人们生活水平的显著提高，经济发展模式的变化，产业升级的提升优化，城市建设进程的加快，电力体制改革逐步深入，配电网发展面临新的机遇和挑战。

多年来，随着我国电网网架结构日益强大完善，各级电网网架结构都得到了显著增强，极大程度上满足了经济建设发展与人们生产生活的用电需求，但10 kV 配电网水平依然较为薄弱，运行管理水平较低，因此全面提升配电网供电连续性、电能质量和智能化水平是当前亟待需要解决的问题。改善当前配电网网架结构，提高供电可靠性，提高运行管理水平，为全面建设坚强智能电网和泛在电力物联网奠定坚实基础。10 kV 配电网网架结构规划不合理、过多考虑经济性是造成当前配电网网架结构不强的决定性因素，合理的网架结构对于当前建设和优化网架至关重要［4-5］。因此要想更好的发展当前配电网，就需对配电网网架结构进一步优化，不仅确保配电网的安全稳定运行的基本功能需求，同时在电力需求增加的情况下，仍然能够支持配电网正常运行。

配电网网架结构主要包括电缆与架空线路网架，本文对10 kV 配电网的电缆线路与架空线路进行了研究，以当前典型使用的10 kV 配电网的网架结构［6-8］讨论分析，列举了10 kV配电网网架结构中的辐射、多分段适度联络、环网等接线的特点以及应用范围，提出了典型10 kV 配电网供电方案，为10 kV 网架优化升级提供关键的理论支撑。

1 10 kV 配电网结构

10 kV 配电网网架结构应综合考虑所处地域社会经济发展目标定位、划分区域类型、负荷密度、负荷性质、供电可靠性等需求，确定技术目标和技术路线。10 kV 配电网接线主要选用架空、电缆以及架空电缆混合的接线方式，下文分别对架空与电缆接线方式结构特点展开研究。

1.1 10 kV 架空网

（1）10 kV 辐射式接线。10 kV 配电网架空网接线种类包括辐射、多分段单联络、多分段适度联络等3 种。辐射式接线结构较为简略明晰、设备利用率高、工程投资少，具体分成单辐射与双辐射2 种连接方式。

单辐射接线即为单一电源供电连接方式，最大的特点是线路接线简易，经济投资较小，但线路供电可靠性差。当单一电源或线路发生检修或故障时，整个线路停运，不会有负荷的转移。双辐射接线即为双电源供电接线方式，2 个电源点可以是来自不同变电站母线或者是相同变电站的不同的母线段，相比与单辐射接线模式，假若单电源或者线路发生检修或者故障，且线路的负载率不超过50%时，可以通过联络开关动作实现负荷的转移，保证供电连续性得到较大的提升。

（2）10 kV 多分段联络接线。多分段联络接线方式是通过分段开关对线路进行分段，依靠若干个联络开关将来自不同变电站或相同变电站不同母线的10 kV 多条出线连接起来。当其中任何单一分段发生故障时，联络开关动作，使其故障分段负荷转移到相邻出线实现负荷转移，符合N-1 需求。当仅通过一个联络开关将两条出线连接起来时，称之为多分段单联络，此时每条线路正常运行时的负载率不大于50%。多分段联络接线当任一分段出线停运时，决不会干扰其它分段的正常工作，极大的提高了供电连续性。

1.2 10 kV 电缆网

10 kV 电缆网的连接方案含有单环、双环、N 供一备线、花瓣等4 种接线方式。单环网接线方式正常运行时每条线路负载率不大于50%，2 个电源点可以来自于不同变电站或同一变电站的不同母线段10 kV 出线，有着灵活的运行模式以及良好的供电连续性。为进一步提高线路供电可靠性，将2 个单环网叠加形成电缆双环网。与单环网不同的是，双环网电源必须来自不同变电站，当其中任意分段发生故障时，失电的故障分段可以转移到其它分段供电，线路运行模式更加灵活，保证供电连续能力更强。N 供一备的接线是N 条电缆相互连接形成环网运行，另外单条作为N 条主用线路的备用线，正常运行情况下线路负载率可至100%，保证供电连续能力强，组网方案灵活，但接线较为繁琐，转供电操作繁杂，联络线比较长，建设投资成本大。花瓣式接线的末端出线出自同一段母线，不同花瓣之间相互联络，工作运行时联络开关断开，正常工作时线路最大负载率不超过50%，可用于特殊需要地区。

2 典型10 kV 配电网结构

综合考虑现有10 kV 配电网供电能力、电能质量、经济性以及安全性，其典型网架有单环网、双环网、多分段适度联络等接线模式。根据不同供电区域以及负荷需求，网架结构推荐表见表1。

表1 10 kV 配电网网架推荐表

图1 为10 kV 架空网多分段适度联络网架结构图，其和双辐射接线的经济造价差别不大，但组网方式更为灵活，架空线多分段适度联络提高了线路的利用率，有着比双辐射更强的供电连续性，缩短了线路的故障范围，便于改造扩展，运行难度小，相比于辐射接线为技术经济性综合最优网架结构。

图1 10 kV 架空网多分段适度联络网架结构图

图2 为10 kV 电缆网环式网架结构图，其线模式线路运行方便、接线也较为简单、经济投资少、建设速度快，是当前电缆网网架中普遍成熟使用的一种接线方式，依靠主干线路末端之间的相互连接，极大程度上保证了供电连续性。单环网连接方式要求单条线路负载率不大于50%，当其中一条线路发生停运时能够实现负荷的转移，以符合“N-1”的供电需求。随着后期网架结构的不断优化，在单环的基础上增加新的联络，进一步提高供电连续性，可以逐步发展为双环网的网架结构，连续供电性强，结构更加可靠稳定，相比于单环网接线保证供电连续性能力更强。当其中一条线路故障时，其余线路均可为故障线路供电，线路工作更为灵活，可满足N-1-1 安全准则，设备利用率为50%；满足N-1 情况下，设备利用率为75%。

图2 10 kV 电缆网环式网架结构图

图3 为10 kV N 供一备网架结构图，其中n 条线路作为主用一条线路作为公共备用，供电可靠性较高，能够符合N-1 用电需求，运行灵活简单可靠，线路的理论利用率高，3 供1 备为75%，2 供1 备为67%，但线路连接较为繁琐，转供电操作繁琐，建设投资大。

图3 N 供一备（2≤N≤4）网架结构图

3 10 kV 配电网供电模式

（1）采用开关站供电接线，供电连接方式见图4，当开关站2 回电源点中任一回线路停运时，另一回线路能实现负荷转移，符合N-1 需求。通过开关站向用户供电模式中开关站的两路电源点既可来自不同变电站，也可来自相同变电站不同母线段。

（2）采用环网柜的环网接线模式，供电接线模式见图5 和图6，接线模式中的2 路电源点可来自不同变电站或同座变电站不同母线。供区内对于供电连续性需求一般的用户可通过单环网接线；对于供电连续性需求特别高的供电区域，可通过由两个单环网组合供电。

（3）采用开关站供电+环网柜的环网供电模式，对于负荷12 000 kW～16 000 kW 规模的负荷区域，通过图4 和图5 所示的连接方案，向用户供电模式的2 路电源点可来自不同变电站或同座变电站不同母线。

图4 开关站向用户供电接线模式

图5 电缆单环网接线

图6 电缆双环网接线

4 结论

本文针对10 kV 配电网典型网架结构展开讨论探索，通过对典型10 kV 配电网的网架结构供电能力、电能质量、安全性以及经济成效等要素展开论证分析，将不同接线模式的网架结构论证分析对比，对不同网架结构的供电能力和应用情况概括归纳，可以根据不同的供电需求更优的选取网架接线，对当前10 kV 配电网的建设改造有重要的借鉴意义。