510kv中压配电网络接线模式分析.doc

10kV中压配电网络接线模式分析10kV中压配电网络接线模式分析10kV配电网由高压变电所的10kV配电装置、开关站、配电房和架空线路或电缆线路等部分组成，其功能是将电力安全、可靠、经济、合理地分配到客户。一般网络由架空线和电缆线混合组成。在研究一个特定的供电区域内的10kV配电网的网络结构时，我们采取架空线路和电缆线路分开进行分析研究的方法，这样也不失一般性。1.架空线路在研究供电区域内架空线的接线模式时，考虑到实际可行性，我们分析了几种具有代表性的接线模式：即单电源辐射接线、不同母线出线的环式接线、不同母线三回馈线的环形接线和两分段两联络接线。1.1单电源辐射接线单电源辐射接线模式如图1所示，这种模式适用于非重要负荷架空线客户。干线可以分段，其原则是：一般主干线分为23段，负荷较密集地区1km分1段，远郊区和农村地区按所接配电变压器容量每23MVA分1段，以缩小事故和检修停电范围。单电源线辐射接线的优点是比较经济，配电线路和高压开关数量少、投资小，新增负荷也比较方便。但其缺点也很明显，主要是故障影响范围较大，供电可靠性较差。当线路故障时，部分线路段或全线将停电；当电源故障时，将导致整条线路停电。对于这种简单的接线模式，由于不存在线路故障后的负荷转移，可以不考虑线路的备用容量，即每条出线（主干线）均可以满载运行。图1 单电源辐射接线模式（架空线）1.2不同母线的环式接线和不同母线三回馈线的环式接线不同母线出线的环式接线模式（单联络）如图2所示，这种模式中有两个电源（可以取自同一变电所的不同母线段或不同变电所）。它适用于负荷密度较大且供电可靠性要求高的城区供电，运行方式一般采用开环。这种接线的最大优点是可靠性比单电源线辐射接线模式大大提高，接线清晰、运行比较灵活。线路故障或电源故障时，在线路负荷允许的条件下，通过切换操作可以使非故障段恢复供电。但由于考虑了线路的备用容量，线路投资将比单电源线辐射接线有所增加。在这种接线模式中，线路的备用容量为50%，即正常运行时，每条线路最大负荷只能达到该线路允许载流量的1/2。若系统中一条线路出现故障时，可将联络开关闭合，从另一条线路送电，使相应供电线路达到满载运行。图2 不同母线出线的环式接线模式（架空线）在实际应用中，还有一种接线方式，即不同母线三回馈线的环式接线模式，如图3所示。网络中有三个电源（可以取自同一变电所的2段母线和不同变电所）。正常运行时联络开关都是断开的，当线路1出现故障时，联络开关1闭合，由线路2送电；当线路2出现故障时，或联络开关1闭合由线路1送电，或联络开关2闭合由线路3送电；当线路3出现故障时，联络开关2闭合，由线路2送电。可见，在正常运行时，每条线路均应留有50%的裕量。所以，单从经济角度分析时，这种接线模式和不同母线出线的环式接线一样，故归到一起分析。图3 不同母线三回馈线的环式接线模式（架空线）1.3两分段两联络接线这种接线模式如图4所示，通过在干线上加装分段断路器把每条线路两分段，并且每一分段都有联络线与其他线路相连接，当任何一段出现故障时，均不影响另一段正常供电，这样使每条线路的故障范围缩小，提高可靠性。这种接线每条线路应留有1/3的备用容量。与不同母线出线的环式接线模式和不同母线三回馈线的环式接线模式相比，两分段两联络的接线模式提高了架空线的利用率（由1/2到2/3），但由于需要在线路间建立联络线，加大了线路投资。这种接线模式联络线可以就近引接，但须注意要在不同变电站配出线或同一变电站的不同母线出线间建立联络。图4 两分段两联络接线模式（架空线）2电缆线路在研究供电区域内的电缆线路的接线模式时，考虑到实际可行性，我们研究了五种具有代表性的接线模式，即单电源线辐射接线、不同母线出线的环式接线、不同母线出线连接开闭所接线、不同母线环网接线（三座开闭所）和主备接线模式。2.1单电源线辐射接线如图5所示，电缆线路的单电源线辐射接线的优点就是比较经济，配电线路较短，投资小，新增负荷时连接也比较方便。但其缺点也很明显，主要是电缆故障多为永久性故障，故障影响时间长、范围较大，供电可靠性较差。当电源故障时也将导致全线瘫痪。对于这种简单的接线模式，不考虑线路的备用容量，即每条出线（主干线）均可满载运行。图5 单电源线辐射接线模式（电缆）2.2不同母线出线的环式接线如图6所示，与架空线的不同母线的环式接线一样，电缆线路的这一接线形式中有两个电源（可以取自同一变电所的2段母线或不同变电所）。常情况下，一般采用开环运行方式，其供电可靠性较高，运行比较灵活。在实际应用中，正常运行时，每条线路均留有50%的裕量。图6 不同母线出线的环式接线模式（电缆）2.3不同母线出线连接开闭所接线如图7所示，这种接线模式实际上就是从同一变电所的不同母线或不同变电所引出主干线连接至开闭所，再从开闭所引出电缆线路带负荷。在这里每个开闭所具有两回进线，开闭所出线采用辐射状接线方式供电。特殊情况下，开闭所出线间也可以形成小环网，进一步提高可靠性。为了满足N1准则，当开闭所两回进线中的一回进线出现故障时，另一回进线应能带起全部负荷，这样正常运行时，每回进线应有50%的备用容量。开闭所的容量可按一回进线的安全允许容量来选择。在开闭所出线为放射状时，开闭所的出线均为满载运行。图7 不同母线出线连接开闭所接线模式（电缆）2.4不同母线环网接线（三座开闭所）接线如图8所示，这种接线形式是指来自同一变电所不同母线或不同变电所的三条主干线，分别连接三个开闭所，每个开闭所之间均设有联络线。正常运行时，开闭所的母联均断开运行。为了提高可靠性，每条主干线留有1/3的备用容量。当一条主干线出现故障时，通过倒闸操作线路所带的负荷平均分配到另外两条主干线。开闭所的容量为每条主干线容量的2/3。在开闭所出线采用辐射状接线方式时，开闭所的出线均为满载运行。图8 不同母线环网接线（三座开闭所）模式（电缆）2.5主备接线模式（又称“N-1”接线）所谓“N-1”主备接线模式（图9为“3-1”主备模式，图10为“4-1”主备模式），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。非备用线路满载运行，若有某1条运行线路出现故障，则可以通过线路切换把备用线路投入运行。该种模式随着“N”值的不同，其接线的运行灵活性、可靠性和线路的平均负载率均有所不同。一般以“3-1”和“4-1”模式比较理想，总的线路利用率分别为67%和75%。“5-1”以上的模式接线比较复杂，操作也比较繁琐，同时联络线的长度较长，投资较大，线路载流量的利用率提高已不明显。“N-1”主备接线模式的优点是供电可靠性较高，线路的理论利用率也较高。该方式适用于负荷发展已经饱和、网络按最终规模一次规划建成的地区。图9 “3-1”主备接线模式图10 “4-1”主备接线模式2.6末端环网“3-1”环网接线模式末端环网“3-1”环网接线模式见图11所示。此种接线模式正常运行时每条线路各承担2/3线路负荷，而将3条线路中的1条（如线路B）按负荷均匀地分为甲、乙两段，并与其余2条线路在末端进行环网，在各联络开关房分别设立环网开环点。图11 末端环网“3-1”环网接线模式本接线的特点在于通过合理调整环网网架，每条线路都无需走回头路进行环网，而改在不同电源线路间进行末端环网，从而避免了较长的专用联络电缆。另外，该方式避免了两条线路满载而一条线路空载的运行情况。该模式的缺点是故障时线路之间的负荷转移较复杂，并且只适合于“3-1”主备模式，若条件具备，不失为一种较好的电缆配网接线模式。2.7互为备用的主备接线模式另外还有一种互为备用的主备接线模式。在该模式中，每一条馈线都在线路中间以及末端装设开关互相连接。正常情况下，每条馈线的最高负荷可以控制在该电缆安全载流量的67%，其结线如图12所示。该模式相当于电缆线路的分段联络接线模式，比较适合于架空线路逐渐发展成电缆网的情况，但运行管理比较复杂。图12 互为备用的主备接线模式- 7 -