胡列翔，張弘，王蕾，何健虎

（1.浙江省電力公司，杭州310007；2.浙江浙電經(jīng)濟技術研究院，杭州310014；3.富陽市供電局，杭州311402）

國內(nèi)外中壓電纜網(wǎng)接線模式比較

胡列翔1，張弘2，王蕾2，何健虎3

（1.浙江省電力公司，杭州310007；2.浙江浙電經(jīng)濟技術研究院，杭州310014；3.富陽市供電局，杭州311402）

介紹法國巴黎、新加坡以及國內(nèi)目前主要應用的中壓電纜網(wǎng)接線模式，對各種接線模式的供電可靠性、配電自動化實現(xiàn)方式、網(wǎng)架的拓展性等進行對比分析。探討了國內(nèi)配電網(wǎng)規(guī)劃、建設和發(fā)展的新思路。

配電網(wǎng)；中壓電網(wǎng)；接線模式；供電可靠性；電網(wǎng)規(guī)劃

我國配電網(wǎng)經(jīng)過多年的建設和改造，供電能力基本能夠滿足社會發(fā)展需求，但配電網(wǎng)基礎仍較為薄弱，中壓配電網(wǎng)的網(wǎng)架結構缺乏規(guī)范的管理，配電網(wǎng)供電可靠性、電能質量與用戶需求之間的矛盾日益突出。本文對巴黎、新加坡以及國內(nèi)目前主要的電纜網(wǎng)接線模式進行對比分析，探討提升配電網(wǎng)規(guī)劃和建設水平、提高供電可靠性的新思路。

1 發(fā)達國家中壓電纜網(wǎng)典型接線模式

1.1 巴黎中壓電纜網(wǎng)接線模式

巴黎城區(qū)的20kV電纜網(wǎng)接線以雙環(huán)網(wǎng)和三環(huán)網(wǎng)結構為主，其典型接線如圖1所示，2座高壓變電站的20kV出線相互聯(lián)絡形成環(huán)網(wǎng)，開環(huán)運行。每座配電室采用雙路電源供電，雙路電源分別T接自三環(huán)網(wǎng)中任意2回不同電纜，其中一路為主供電源，另一路熱備用。每條主干線上都設置若干分段開關和聯(lián)絡開關，并具有遠程遙控功能。當主干電纜發(fā)生故障時，變電站出口斷路器跳閘，整條主干線失電，配電室主供負荷開關失電3 s后分閘，備用負荷開關5 s后合閘，恢復供電。配電自動化系統(tǒng)進行故障的診斷和定位，通過遠程操作切除故障段，并恢復對非故障段的供電。

圖1 巴黎三環(huán)網(wǎng)接線

巴黎配電網(wǎng)的電纜主要采用集束導線，90%采用直埋敷設方式，設備的冗余度較高，20kV線路和配電變壓器的平均負載率僅為約40%，故障情況下電網(wǎng)有足夠的備用容量實現(xiàn)負荷轉供。由此可見，巴黎配電網(wǎng)的高可靠性是以合理的設備冗余和堅強的網(wǎng)架結構為支撐的。

1.2 新加坡中壓電纜網(wǎng)接線模式

新加坡22kV電纜網(wǎng)采用以高壓變電站為中心的“花瓣式”接線，如圖2所示。同一個高壓變電站的每2回22kV饋線構成環(huán)網(wǎng)，閉環(huán)運行。供電環(huán)的開關點之間采用縱聯(lián)差動保護，在故障時快速切除故障區(qū)段，保證非故障線路的正常供電。新加坡22kV及以上電網(wǎng)均采用合環(huán)運行方式，系統(tǒng)短路電流水平較高，22kV電網(wǎng)的短路電流按25 kA控制。

圖2 新加坡“花瓣式”接線

2 國內(nèi)主要采用的中壓電纜網(wǎng)接線模式

2.1 輻射式

輻射式接線可分為單射式和雙射式2種形式，如圖3所示。單射式接線是指1條中壓線路只具備單側電源，呈輻射狀供電。該接線方式供電可靠性較差，主干電纜發(fā)生故障時，將損失部分或全部負荷，不滿足“N-1”要求。由于不考慮故障方式下的容量備用，因此主干線可滿載運行。雙射網(wǎng)本質上是由2個獨立的單射網(wǎng)并行組成的，比單射網(wǎng)更容易為用戶提供雙路電源供電。單射、雙射式接線一般僅用于缺少上級高壓變電站布點的區(qū)域，隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，可過渡為單環(huán)、雙環(huán)等可靠性更高的接線形式。

圖3 輻射式電纜網(wǎng)接線

2.2 單（雙）環(huán)式

單環(huán)式接線是指來自不同電源的2條中壓線路相互聯(lián)絡，形成環(huán)網(wǎng)，開環(huán)運行，如圖4所示。任一段主干電纜故障時，可通過網(wǎng)絡重構將故障段切除，并恢復對非故障段的供電，負荷損失較少。為確保故障時能轉供負荷，主干線正常運行時的負載率應控制在50%以內(nèi)。雙環(huán)網(wǎng)本質上是由2個獨立的單環(huán)網(wǎng)并行組成的，比單環(huán)網(wǎng)更容易為用戶提供雙路電源。通過在環(huán)網(wǎng)單元的不同段母線之間增加母聯(lián)開關，雙環(huán)網(wǎng)接線可衍生為“H型”接線，主干線的負載率將進一步提高[3]。單環(huán)網(wǎng)是雙環(huán)網(wǎng)的一種過渡形式，用于電網(wǎng)發(fā)展的初期階段。目前，國內(nèi)負荷密度大、對可靠性要求較高的城市核心區(qū)域主要采用雙環(huán)式接線或其衍生模式。

圖4 單（雙）環(huán)式電纜網(wǎng)接線

2.3 N供1備

N供1備接線是指N條來自不同電源的中壓電纜線路相互聯(lián)絡，形成環(huán)網(wǎng)，開環(huán)運行，另1條空載線路作為公用的備用線路，如圖5所示。非備用線路可滿載運行，當線路發(fā)生故障時，可將其負荷轉供至備用線路。該接線方式的線路負載率可達到N/（N+1），N的取值越大，設備利用率越高，但運行方式會變復雜，因此N的取值一般不大于4。該接線方式可靠性較高，但不易為用戶提供雙路電源供電，擴展方式不靈活，很難適應用戶發(fā)展的不確定性。

圖5 N供1備接線

3 國內(nèi)外中壓電纜網(wǎng)接線模式對比分析

3.1 供電可靠性

影響供電可靠性的主要因素可歸納為網(wǎng)絡、設備、技術和管理4個方面。由于我國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展時期，工程施工是造成停電的主要因素之一，因此可以通過技術和管理手段來提高可靠性水平。但是，通過提高設備檔次、提升技術和管理水平所能挖掘的可靠性空間是有限的，這些因素能有效發(fā)揮效用的前提是網(wǎng)架結構比較完善，采用能夠提供負荷轉供的合理運行方式，具有充裕的承載能力。因此，網(wǎng)架結構是影響可靠性水平最關鍵的因素，大量的施工停電、計劃檢修停電都可以通過優(yōu)化網(wǎng)架結構、提高轉供能力來減輕其影響。

以系統(tǒng)平均斷電持續(xù)時間（SAIDI）作為可靠性評估的主要參考指標，采用故障模式后果分析法對各種接線模式的理論可靠性指標進行計算，SAIDI的計算公式為：

式中：Ni為故障時受影響的用戶數(shù)；Ui為每次停電持續(xù)時間。

計算結果如表1所示。國內(nèi)目前應用較多的電纜雙環(huán)網(wǎng)接線的用戶平均停電時間約為0.2 h，供電可靠率為99.998%，而新加坡“花瓣式”接線和法國三環(huán)網(wǎng)接線的供電可靠率均可達到99.999%。由此可見，國內(nèi)配電網(wǎng)可靠性水平要達到甚至超過國際先進水平，必須從研究一次網(wǎng)架結構入手，改進和創(chuàng)新配電網(wǎng)接線模式。

3.2 配電自動化的實現(xiàn)方式

法國三環(huán)網(wǎng)接線采用就地方式對故障進行隔離，配電變壓器在主供電源故障時可自動切換至備用電源，并恢復供電，故障停電時間短，處理邏輯簡單。主干電纜故障診斷和愈合的時間不會直接影響用戶停電時間和供電可靠性，因此，該接線模式的可靠性水平對配電自動化的依賴程度較低。新加坡“花瓣式”接線的故障隔離、診斷和愈合是通過線路的差動保護實現(xiàn)的，也屬于就地控制方式，但其運行維護的工作量較大，不適合在配電網(wǎng)規(guī)模較大的區(qū)域推廣。而目前國內(nèi)配電網(wǎng)自動化大多采用主站集中控制模式，自動化水平直接決定故障停電時間。配電網(wǎng)點多、量大、面廣，集中控制系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量大，使可靠性難以得到保證。因此國內(nèi)的配電自動化也應積極探索簡易的故障處理方式、分布式控制模式和免維護的運行機制。

表1 電纜網(wǎng)接線的理論可靠性

3.3 網(wǎng)架的擴展性

法國、新加坡均采用標準化的電纜網(wǎng)接線模式，每一個標準單元的供電能力相對固定（法國接線模型的標準單元是指一個獨立的三環(huán)網(wǎng)，新加坡接線模型的標準單元指一個獨立的“花瓣”）。可根據(jù)遠景飽和負荷預測進行電纜網(wǎng)架設計和高壓變電站布點規(guī)劃，并制定逐年實施方案。同時，每一個標準單元的結構相對獨立，易于擴展，可根據(jù)當前負荷情況確定標準單元掛接的配變數(shù)量，并根據(jù)近期負荷預測提前進行網(wǎng)架的拓展和延伸。而國內(nèi)電纜網(wǎng)架規(guī)劃設計往往與負荷發(fā)展脫節(jié)，負荷發(fā)展過程中網(wǎng)架結構變動較大，負荷切改頻繁，造成投資浪費，嚴重影響了供電可靠性水平的提高。因此，國內(nèi)配電網(wǎng)的發(fā)展亟需借鑒國際先進經(jīng)驗，統(tǒng)一規(guī)劃思路，采用標準化的接線模式，推行配電網(wǎng)通用設計，并制定相應的運行管理規(guī)范和用戶接入技術規(guī)范。

4 結語

國內(nèi)中壓電纜網(wǎng)接線模式的理論可靠性與發(fā)達國家相比存在一定差距，網(wǎng)絡的故障診斷、隔離和愈合過程較為復雜，且對配電自動化的依賴程度較高，網(wǎng)架的規(guī)劃和建設缺乏統(tǒng)一標準。因此，國內(nèi)配電網(wǎng)的發(fā)展必須創(chuàng)新接線模式，轉變規(guī)劃思路，規(guī)范建設標準，以提高供電可靠性水平，更好地服務電力用戶。

[1]李天友，金文龍，徐丙垠.配電技術[M].北京，中國電力出版社，2008.

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（本文編輯：龔皓）

Comparison of Domestic and Foreign Medium-voltage Cable Network Connection Modes

HU Lie-xiang1，ZHANG Hong2，WANG Lei2，HE Jian-hu3
（1.Zhejiang Electric Power Corporation，Hangzhou 310007，China；2.Zhejiang Electric Power Economic Research Institute，Hangzhou 310014，China；3.Fuyang Power Supply Bureau，Hangzhou 311402，China）

The main medium-voltage cable network connection modes inParis，Singapore and China are introduced.All kinds of connection modes are compared and analyzed in terms of power supply reliability，distribution automation methods and network expansibility.And the new ideas on planning,construction and development of domestic distribution networks are discussed.

distribution network；medium-voltage cable network；connection mode；power supply reliability；grid planning

TM727

：B

：1007-1881（2012）06-0006-03

2012-02-17

胡列翔（1960-），男，浙江杭州人，高級工程師，長期從事電網(wǎng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)運行管理工作。