10 kV配电网网架改造实例分析

文东山，何利华，何江涛，张仕焜

(国网重庆市电力公司市南供电分公司，重庆 400060)

配电网直接与电力用户相连，是保障居民和工商业用电的关键环节，重庆市目前中低压配电网结构种类繁多，电缆、架空线混合，同时在山区还存在辐射型支路，造成目前配电网供电可靠性较低。电网建设一直以来都存在“重主网、轻配网”的问题[1]，主网规划和配网规划实施不同步，上、下协调性不佳。同时，变电站布点不尽合理，从规划到建设实施过程缓慢，导致核心区域配电网建设水平滞后于标准化建设要求，部分区域配电网网架结构薄弱，无法抵御如洪涝灾害和极端雷雨天气等风险，供电可靠性较低。随着经济的发展，用户对供电可靠性的要求越来越高，因此亟须对部分核心区域的配电网网架进行改造和升级。

1 标准网架介绍

1.1 网架建设的重要性

一直以来，配电网建设改造的根本目的是提高供电可靠性，而网架建设无疑是核心，是建成坚强配电网的基础，没有好的网架，一切将无从谈起。好网架要具备以下特点：1)结构简单、运行灵活，具有极强负荷转供能力和对上级电网的支撑能力；2) 具有较强的抵御外界事故和自然灾害的能力；3)保护及备用电源自投装置配置合理而可靠；4)满足配电自动化发展需求。目前配电网网架结构规划已有标准化的指导手册作为参考。

1.2 10 kV网架标准结构

按照《配电网规划设计技术导则》及《中低压配电网改造技术导则》，电缆线路标准网架的接线方式有单环式、双环式等方式，具体如图1、图2所示。

单环式： 如图1所示，两个变电站的中压母线(或同一个变电站的不同中压母线)馈出单回线路，构成单环式接线方式，开环运行。

图1 单环式网络

图2 双环式网络

双环式：如图2所示，两个变电站的不同中压母线各引出一回线路，构成双环式接线方式，开环运行。

简单来讲，双环就是两个单环，将两组单环网中的各个环网节点在地理位置上分别放在一起(无直接的电气连接)，就构成了一组双环网[2]。这里讲的环网节点实际就是由环网柜组成的环网室或环网箱。

2 分区目标网架建设

2.1 建设好网架

建设网架必须根据区域地形特征及经济发展水平，立足现有网架条件，以地块用电需求为导向，以建设目标为引领，根据供区等级，将供电区域划分为供电网格，并进一步细化为供电单元，分层分级深入分析，开展网格规划，落实项目储备。贯彻“网格化”理念，按照“供电分区、供电网格、供电单元”三级网络，实现网格规划与建设运维管理的有效衔接[3]。

2.2 重庆市部分区域标准化网格划分

根据表1的划分依据，重庆市目前共有A+、A、B、D 4类供电区域。现根据重庆市总体用地布局规划，结合市政功能分区、路网建设，考虑特殊的地形分布和负荷需求情况等，将重庆市南岸区供电区域划分为如图3所示的15个供电网格、69个供电单元。

表1 供电区域级别划分依据

图3 重庆市供电网格单元划分示意图

供电区域划分：以地理特征、行政区域等为边界划分而成，网架结构和运维管理相对独立的区域[4]。

供电网格：在供电分区内部，按照管理界面清晰的原则，考虑变电站供区、标准化接线、可靠性要求等因素划分的管理单元，具备2个及以上主供电源，且电源间具备一定的转供能力。

供电单元：在供电网格内部，考虑项目需求等因素，在满足“N-1”情况下构成的能独立承担正常供电任务、规模适度的接线单元[5]。

3 案例分析

3.1 网架改造前存在的问题

对重庆市南滨路网架改造进行实例分析。属于A+区域的南滨路阳光一百片区靠近长江，“8.19洪灾”导致该片区大面积停电，部分用户停电时间长达1周。事后分析，停电事故主要由以下2方面原因造成。

1)受长江上游连续强降雨叠加影响，阳光一百附近洪灾最高水位达到192.6 m，远超预期，导致滨江沿线部分电力设备被淹，不得不停电避险。

2)网架结构不尽合理。主要表现在2个地方：一是多个户外环网柜及柱上变压器布点在沿江海拔较低的位置，无法抵抗类似几十年一遇的超大洪水的冲击；二是阳光一百等大型社区的电源接入方式不合理，作为大型社区主供电源，10 kV阳光一百1#开闭所和10 kV阳光一百2#开闭所远在洪水最高水位以上，但其所有电源点均从江边被淹的环网柜T接，而不是从变电站直接接入，在出现类似洪水的情况下，环网柜必须全部停电避险，因此导致开闭所负荷无法倒换。

3.2 改造思路

1)在地形允许的情况下，尽量将沿江的10 kV户外环网柜设备往海拔高的位置搬迁，对原环网柜的部分出线负荷进行改接，且在满足原有负荷全部改接的情况下，尽量减少户外环网柜的数量。

2)将10 kV阳光一百1#开闭所和10 kV阳光一百2#开闭所的进线电源全部改为从变电站直供，且实现“异站异通道”的单环网双电源，提高供电可靠性，附近户外环网柜由开闭所出线供附近户外环网柜。

3)让该片区电源点及供电半径尽量满足目前规划的供电网格和供电单元标准。

3.3 方案实施及效果

网架改造之前如图4所示，供阳光一百大型社区的电源10 kV阳光一百1#开闭所和10 kV阳光一百2#开闭所的直供电源均来自“8.19洪水”洪峰线以下的10 kV光阳1#(国际新城)环网柜、10 kV浩南4#(阳光一百)环网柜、10 kV浩阳1#(长航)环网柜和10 kV浩佰1#(阳光)环网柜。洪水来临，以上环网柜全部被淹，导致阳光一百大型社区全停。

图4 重庆市南滨路片区网架改造前联络图

改造方案如图5所示，从110 kV阳光XX变电站施放电缆至10 kV阳光一百1#开闭所和10 kV阳光一百2#开闭所，部分电缆利旧，同时将10 kV光阳1#(国际新城)环网柜和10 kV浩南3#(阳光)环网柜等2台环网柜进行拆除，对10 kV浩南4#(阳光一百)环网柜、10 kV浩阳1#(长航)环网柜、10 kV浩佰1#(阳光)环网柜、10 kV浩南2#(武夷)环网柜和10 kV浩夷一回(慈云路)环网柜等5台环网柜的部分进线及出线进行改接。

图5 重庆市南滨路片区网架改造方案示意图

如图6所示，改接方案实施以后，实现了10 kV阳光一百1#开闭所和10 kV阳光一百2#开闭所由变电站直供的“异站异通道”单环网双电源改造，且对已有环网柜数量进行优化，减少了网络节点，提高了供电可靠性，同时满足电源全部来自JN TYG网格，以及负荷全部限于阳光一百供电单元的标准化网架要求。

图6 重庆市南滨路片区网架改造后联络图

4 结论

南滨路片区通过单环网为主的标准化网络改造和建设，可以抵御重大风险，提高供电可靠性，且减少日常运维成本。总体而言，重庆市由于特殊的地形环境，所以现行网架不标准、不清晰，供电网格和单元的划分难度大。目前标准化网架建设相对部分平原城市比较滞后，供电网格及单元目前实际只做了大致划分。后续的改造工程宜将以单环网为主的标准化网架作为建设方向，但还需结合重庆市“两江四岸”总体规划要求、35 kV及以上变电站布点的“十四五”建设规划方案，以及“一流配电网”建设方向，对沿江区域供电线路进行逐条梳理，对合网架规划建设的具体方案进行仔细斟酌。当然，实施要在规划部门和运行部门充分沟通和论证后开展。

标准化的环网结构在可靠性方面有保证，但是也存在一定的弊端：一是在已建成区域，受限于电缆通道资源不足、占地开挖手续不好办理等因素，工程建设存在一定难度；二是受采购策略的影响， 普遍认为户外环网柜因运行环境潮湿等因素没有室内中置柜可靠；三是增加10 kV线路联络节点之后，针对同期线损管理需加装大量联络关口表，加大了同期线损管理难度。