求文档: 110千伏及以下配电网现有典型接线方式

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配电网位于电力系统的末端, 直接与用户相
连, 整个电力系统对用户的供电能力和供电质量
最终都必须通过它来实现和保障。中压配电网的
规划、改造和建设已成为电力发展的一项十分重
要的基础工程, 其中电网接线方式的选择是一个
十分重要的问题。不同的城市电网, 负荷密度、地
理环境、配电变电站的保护方式、配电网的接地方
式等是不同的, 因此配电网的接线方式及自动化
的实施应因地制宜、各具特点。本文介绍了配电网
的接线设计原则和配电自动化的实施原则, 并针
对几种典型接线方式探讨了配电自动化的实施。
1 配电网接线方式设计原则
目前正在进行的城市电网建设改造工程和即
将实施的配电系统自动化建设工程都要求对配电
网的接线方式进行规划设计, 特别是配电系统自
动化对一次系统接线方式的依赖性很强, 它决定
了配电系统自动化的故障处理方式。因此, 配电网
的接线方式必须和配电系统自动化规划紧密结
合, 一次系统接线方式必须满足配电系统自动化
的要求。配电网接线方式设计应遵循以下原则:
(1) 便于运行及维护检修;
(2) 优化网架结构、降低线损;
(3) 保证经济、安全运行;
(4) 节约设备和材料, 投资合理;
(5) 适应配电自动化的需要;
(6) 有利于提高供电可靠性和电压质量;
(7) 灵活地适应系统各种可能的运行方式。
2 配电自动化的实施原则
(1) 注重投入产出。首先是先进性与实用性
的综合考虑。先进: 功能先进, 设备满足使用要求、
符合发展趋势、不落后; 实用: 对做好工作有较大
帮助, 对提高管理水平有较大意义, 不搞“花架
子”。此外还要注意不同的地区要采用不同的模
式, 如负荷密集程度、负荷重要性、经济发达程度、
发展趋势、售电收入等。
(2) 合理的网架基础。它包括多供电途径的
环状网(或网格状网) 开环运行, 合理的设备容量
和采用可靠的开关设备, 灵活的运行方式, 恰当分
段、恰当联络, 负荷密集区和重要区域设开闭所以
及合理的控制和管理权限划分。
(3) 统一规划、分步实施。系统规模较大, 必
须认真规划, 盲目上马会导致“推倒重来”的风险,
规划负荷发展趋势, 规划体现高的投入产出, 规划
反映不同地区的差异, 首先实施网架基础好, 经
济、社会效益明显的区域, 首先实施条件成熟, 经
济、社会效益明显的功能。
3 配电网接线方式比较和自动化的实施
3. 1 架空线路的接线方式
3. 1. 1 单电源辐射式接线
单电源辐射网是一种接线简单清晰、运行方
便、建设投资省的配电网络, 当线路或设备故障、
检修时, 用户停电范围大, 系统供电可靠性较差。
单电源辐射网主干线路一般要求分3～ 4 段, 每段
线路配变装接容量应控制在2. 5～ 3MVA , 供电
半径宜为3～ 5 km (见图1)。由于辐射网络不存在
线路故障后的负荷转移, 可以不考虑线路的备用
容量, 每条线路可满载运行, 即正常最大供电负荷
不超过该线路安全载流量。
图1 单电源辐射式接线
这种接线方式在实施配电自动化时可采用重
合器、分段器(见图2) , 达到自动隔离和恢复供电
要求, 故障段指示器需接入重合器经变电站RTU
系统, 传至调度端, 可判断故障段。
图2 中DL 为变电站开关, L 为配电室环网负
荷开关, 对于这种辐射网络结构可在变电站出线
断路器基础上, 增装一台重合器(提供二次重合
功能) 与多台分段器配合的方式, 线路故障时由
重合器切断短路电流, 既可解决重合器与分段器
的配合需要, 同时减少近区短路对主变的冲击次
数, 缩短开关检修周期。由于该系统存在一次故
障全部跳闸无故障段的供电可靠性差的缺点, 而
且恢复非故障线路的时间较长, 因此主要在市郊
使用。
图2 重合器和分段器配合辐射网供电
3. 1. 2 “手拉手”环网接线
“手拉手”环网是目前城市(镇) 配电网络中普
遍使用的一种接线方式, 通过主干线路末端之间
的直接联络, 实行环网接线, 开环运行, 从而大大
提高了供电可靠性(见图3)。这种接线具有运行方
便、结线简单、投资省、建设快等特点, 但该接线方
式要求每条线路具有50% 的备供能力, 即正常最
大供电负荷只能达到该线路安全载流量的1ö2, 以
满足配电网络N - 1 安全准则要求; 一般每条线
路配变装接容量不超过10MVA。
图3 “手拉手”环网接线
在负荷密度不够集中、投资资金有限的条件
下, 对环网架空线路可采用重合器和电流式分段
器配合实现配网线路环网自动化供电(见图4) , 能
迅速可靠隔离故障和转移负荷, 操作简单, 运行稳
定, 是提高电网供电可靠性的经济有效的技术手
段。如图4 所示, 假设:
(1) ST 1、ST 2 重合一次, 重合间隔为T 1。
(2) S1 检测双侧电压, 任一侧失压, 延时为T 2
合闸, 不重合, 其过电流动作比ST 1、ST2 快。
(3) L 1、L 2 测到电流越限, 由电流过零计数1
次分闸, 或检测到电源侧失压, 延时T 3 (T 1< T 3<
T 2) 分闸, 不重合。
图4 重合器、分段器配合环网供电
当故障发生在K1 处: 出线断路器ST 1 检测到
故障电流断开, 如果是瞬时性故障, ST 1 重合成
功, 线路恢复供电; 如果是永久性故障, ST 1 重合
不成功再次开断闭锁,L 1 检测到失压T 3 分闸, 故
障被隔离; 联络重合器S1 检测到失压T 2 后合闸,
转移供电成功。
当故障发生在K2 处: 出线断路器检测到故障
电流断开, L 1 检测到电流越限, 在电流过零时计
数1 次分闸, ST 1 重合成功。S1 检测到失压后延时
T 2 合闸, 如果是瞬时性故障, S1 合闸成功, 如果是
永久性故障, S1 检测到故障电流, 开断动作较ST 2
快, S1 断开, ST 2 不动作; L 2 同样检测到越限电
流, 但随后电流未过零, 不计数, 所以不分闸。
3. 2 电缆的接线方式
3. 2. 1 电缆单环网
电缆单环网与架空线路“手拉手”环网接线方
式一样, 都通过末端线路之间的直接连接, 实现环
网接线, 开环运行(见图5)。其主要特点是接线简
单、清晰, 运行方便、灵活, 当环网线路中任一段电
缆线路或环网单元故障时, 单元供电, 大大提高了
配电网络供电可靠性。为了满足N - 1 安全准则
要求, 当环网线路中可通过短时间的分段开关切
换, 很快恢复环网的一回进线出现故障时, 另一回
进线应承担全部用电负荷, 正常运行时, 每条线路
应留有50% 备用容量, 电缆线路负载率较低。
图5 电缆单环网
电缆单环网接线简单、运行灵活, 有利于配电
网络扩展和配网自动化建设。适用于供电可靠性
要求高、负荷密度较低、用电增长速度快的城市
(镇) 配电网络。
3. 2. 2 电缆双环网
电缆双环网是电缆单环网的组合, 利用二回
电缆线路, 可解决单环网供电方式中因电缆、变压
器及低压设备故障造成的较大面积停电问题(见
图6) , 1 号变压器和2 号变压器在正常情况下各带
50% 的负荷, 且分别接在两个不同的电源系统中。
这种接线具有很高的运行灵活性和供电可靠性,
能最大限度地确保向用户连续供电, 满足重要用
户双电源供电要求。在双环网线路中, 当任一段电
缆线路或环网单元故障、检修时, 低压母联合上,
可保障用户不间断供电。
电缆双环网具有接线完善、运行灵活、供电可
靠性高、但投资比单环网增加一倍, 一般适用在城
市(镇) 市中心区繁华地段、双电源供电的重要用
户或供电可靠性要求较高的配电网络。
3. 2. 3 双电源双T 形接线
此接线方式10 kV 系统运行灵活, 操作简单
(见图7)。由于双电源是通过断路器而不是刀开关
接至变压器高压侧, 单个分配电站的运行方式改
变, 不会影响整个10 kV 线路的运行。10 kV 系统
因是两个电源, 有备用线路, 能够保证不间断供
电。但变压器及低压系统无备用电源, 不能保障供
电的可靠性。此种接线方式可以减少了电缆的使
用量, 降低投资。
图6 电缆双环网
图7 双电源双T 接线
3. 2. 4 双电源双T 形两变压器接线
这种接线方式既有T 形接线的优点, 节省电
力电缆的用量, 运行方式灵活, 又可使变压器和低
压配电系统有备用, 是一种高可靠性的接线方式
(见图8)。
图8 双电源双T 形两变压器接线
3. 2. 5 上述几种电缆接线方式配电网自动化实
施方案
针对上述几种电缆接线方式有2 种较好的实
2 0 华北电力技术 NORTH CH INA EL ECTR IC POW ER No. 1 2007
施配电网自动化方案。
( 1) 环网电缆配电网络中采用重合器、配合
环网柜实现配电网自动化。它以分散的环网柜结
合箱变构成环形电缆配电网络, 替代了建设集中
的配电站, 节省了占地面积。但要注意箱变的高压
熔丝保护和环网柜的限流熔断器必须相互配合。
这种方案适合旧城区的改造, 可以尽可能地利用
原有的线路和设备。
( 2) 配电网络中利用环网柜加装FTU , 并
设置配电网自动化系统, 环网柜可以是户外式
也可以是户内式。环网柜一般有2 路出线和2
路进线分别接入环网柜两侧, 数个环网柜连成
1 个供电环网。在各个环网的FTU 通过通道
( 一般是光纤) 与配电网自动化系统相连, 网络
出现故障时, 主站系统根据FTU 送来的信息通
过软件运算, 遥控环网柜的负荷开关, 达到故
障定位、隔离和恢复供电的目的。能在很短的
时间内隔离、恢复非故障段的供电。这种方案
适合新城区的规划。
3. 2. 6 方案(1) 与传统开闭所环网结构的比较分
析
10 kV 环网柜组成的电缆环网结构(见图9) ,
传统开闭所环网结构(见图10)。从图9、10 可以看
出, 由环网柜组成的电缆环网与传统开闭所组成
的电缆环网在城市电网改造, 实施配电网自动化
方面有许多优点:
图9 环网柜组成的环网结构
图10 传统开闭所环网结构
(1) 由图9、10 可以看出, 两路电源正常方式
各供给3 个环网柜, 其出线可达到6～ 24 回, 相当
于两个传统开闭所(一个传统开闭所出线在12 回
左右)。两路电源构成“手拉手”环网完全满足开闭
所专供负荷的功能, 而且出线更加分散, 至用户的
电缆长度大大缩短。
(2) 如图9、10 所示, 环网柜每个区段控制1～
4 路出线, 停电几率小; 开闭所每个区段控制7 路,
停电几率大; 同时因环网柜分布分散, 故障时停电
面积小从而查找故障快、检修时间短, 故停电时用
户较少, 提高了供电可靠性。
( 3) 环网柜构成的电缆环网接线方式灵活,
可根据用户发展的需要随时插入环网柜, 而且可
以灵活地接入电源, 而传统的开闭所受建设规模
限制, 不易扩建。参考资料：城市中压配电网接线方式及配电自动化探讨 但　刚1, 赵云龙2