关于10KV 配网环网供电方式的研究

摘要：环网供电是提高配网可靠性的有效措施，但目前环网供电中存在诸多问题，严重影响了环网的正常运行。为了改善环网的性能，本文着重考虑规划的适应性和前瞻性，对环网供电中的几个重要环节，如环网接线方式的选择，分段开关的设置，线路负载率的调整，进行了详细分析和重点研究，确保环网供电的可靠性，安全性和经济性。

关键词：配电网；环网；规划；可靠性

中图分类号：TM421 文献标识码：A

1. 引言

随着经济的发展，电力系统的可靠性问题渗透到电力系统规划，设计，运行，管理的各个方面。同时随着电力企业管理工作的发展和深入，以及《电力法》的大力实施，供电可靠性在生产管理中占的比重将会越来越大。城市配电网采用环网供电可以实现网内负荷合理调整和再分配，环网接线引入多路电源可以实现负荷的转供，从而缩小故障范围，增加供电可靠性。但是目前我国城市环网在实际运行中仍存在如下问题： （1）环网规划缺乏前瞻性，不能满足配网长期发展的要求； （2）环网接线方式应用不合理造成配网线路趋于复杂化； （3）主干线路分段的不合理限制了分段开关控制故障范围的作用； （4）部分环网线路负载率偏高，负荷转供能力差，不满足“N-1”的要求。城市经济的迅速发展和城网改造的开展，迫切要求对城市配电网进行合理的环网规划。本文以环网供电为研究内容，以提高供电可靠性为研究目的，对环网供电的若干问题进行了探讨，同时为电力企业的环网规划与建设提供参考性的意见。

2. 环网规划

2.1基础工作

环网建设应立足于优化电网结构，坚持按先规划，后设计，再施工的程序进行。从调查现有电网入手，分析区域内负荷增长趋势。在兼顾远近衔接，新建和改造结合的前提下，提高电网供电可靠性和适应性。具体规划中要做好以下基础性工作：

a. 调整馈线的供电范围

环网的规划与建设是建立在较为成熟的中压网架结构基础上的。优化网络结构有利于环网的分区分期规划，更有利于提高环网供电可靠性。在环网规划实施过程中，应对规划区域内馈线的供电范围进行调整，防止环网运行出现过载现象。

b. 做好负荷预测工作

在配网规划中，电力负荷预测是基础性的工作。负荷的增长状况影响着配网发展的每一个环节，环网规划要以负荷的发展状况为依据。将各馈线的负荷历史数据加以分析，综合考虑各区域的发展状况，分时，分行业，分区域进行负荷预测。不同结构的环网供电方式对线路负载率的要求不同，负荷预测值要尽量反映负荷的实际增长情况，以保证环网安全可靠运行。

c.深入调查配网中远期发展状况

环网规划与建设是以城市配电网整体建设为背景，环网规划既要切合实际，又要适应配网中远期的发展。因此在进行环网规划时应该尽可能收集配网中远期的发展规划资料，详细了解各规划区域的用地性质和用户性质，为环网规划做好基础性工作。在环网规划中考虑到配电网的远期发展可以增强环网的适应性，尽量减少环网线路在中远期作较大改动，从而满足电网建设经济合理的要求。

2.2总体规划

现代城市电网规划要求实施分区原则，优化网络接线，做到调度灵活，便于事故处理，防止出现电网大面积停电的可能性。环网规划也应进行分区规划，根据各变电站和供电线路的供电范围及所接用户的性质，在地域上将规划区域分成若干个供电区域，然后对个供电区进行分期环网规划。分期规划以量化的可靠性指标作为参考，逐步提高各区域的环网率。环网规划中根据配网状况的不同和用户对可靠性要求的不同，不同规划期所选择的环网接线方式也不同。环网规划应以远期规划指导近期，中期规划，以中期，近期规划的落实来调整远期规划。

3. 供电方式

我国电缆回路中已采用环网供电，开环运行的方式。“二减一”单环网接线简单，结构清晰。当环网中一段线路发生故障时，可通过人工倒闸或自动化装置切除故障，恢复供电。但是“二减一”单环网接线中每回馈线的最高负荷应控制在该电缆安全载流量的50%，线路投资比单电源辐射接线有所增加。环网规划初期，对用电总负荷不大的城区和负荷密度不大的郊区可采用单环网供电。 在负荷密度大的中心城区宜采用“N供一备”环网接线方式。 “N 供一备”接线中接入了一条备用线路，这种接线方式的供电线路和备用线路原则上来自不同变电站。当一回馈线故障时，有备用线路转接故障回路负荷。在较理想的情况下每条馈线的负载率可以达100%，但是从安全运行的角度考虑，建议“N供一备”环网接线中每条馈线的负载率控制在安全载流量的N/(N+1)倍。这种接线方式负载率较高，但实际运行中两条线路满载而一条线路空载，满载线路线损较大，加剧了绝缘老化过程，而备用线路利用率相对较低。但这种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。

在环网分期规划中，随着线路负荷的增长，当“二减一”单环网接线方式不再满足要求时，可以将单环网改造为“二供一备”的接线方式。配网采用“N供一备”环网接线时，一般不超过“四供一备” 。当负荷进一步增长，供电范围发生变化时可将馈线解环，形成一个新的“二减一”单环网。 互为备用的环网接线方式与“二供一备”接线方式相比较，负荷在各条母线上分布较均匀，各条线路利用率均等。互为备用的环网接线方式中，每回馈线在线路中央及末端都装设开关相互连接，形成互为备用线路的关系，在正常情况下每回馈线负载率可达到66.7%。分段联络的接线模式提高了架空线的利用率（由1/2 到 2/3） ,但接线和操作都比较复杂，由于需要在线路间建立联络线，加大了线路投资。这种接线模式可靠性较高，可应用于城网大部分地区，联络线可以就近引接，但须注意要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。该模式相当于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。对于城市中不允许停电的重要用户可以采用双电源双环网接线方式。双电源双环网接线方式可靠性高，其电缆负载率应控制在 50%以下。 “二减一”单环网接线方式可以衍生为双电源双环网接线方式，满足提高可靠性的要求,两个“二减一”单环网可以就近衍生为双电源双环网结构。但这种接线方式投资较大，接线也较为复杂。

4. 分段开关的设置

环网接线中供电线路之间形成联络，线路发生故障时可通过分段开关控制故障范围，故障点前端线路由原电源供电，故障点后端线路所带负荷由环网中非故障线路转接。从提高配网可靠性的角度出发，环网线路分段越多，发生故障或计划检修时受影响的用户就越少，但是分段越多，分段开关的投资和维护费用也就越高，因此在进行分段开关的设置时，需要考虑可靠性与经济性之间的平衡问题。 对于可靠性研究开展得较早的地区，可以利用配网的可靠性统计数据估算出分段开关的设置状态与停电损失之间的关系。

分段开关的设置可以依据以下三个原则：（1）线路长度均等原则；（2）负荷均等原则；（3）用户数量均等原则。一般来说，最优分段数随半径增加而增大。对于供电半径较长的线路线路故障对停电损失影响较重，可以按照线路长度均等的原则的分段。对于供电负荷分布较密集且供电半径不长的线路可采用负荷均等或用户数均等的原则分段。在具体实施线路分段时，根据具体问题具体分析，综合以上三个原则进行分段。

5. 线路负载率

随着区域负荷的增加，供电线路的负载率也会发生相应的变化。不同环网供电方式对线路负载率的要求不同，为保证环网安全可靠运行，应及时调整线路的负载率。对于环网，调整线路负载率有以下三种方法：

(1)加大导线截面积

一般来说，导线截面积越大，其允许通过的最大安全电流也越大，在同样的负载率的情况下，所能带负荷越多。但是大面积更换导线，投资较大。通常对于带有“瓶颈区”的供电线路比较适合用更换导线的方法来提高负载率，用截面积较大的线路更换线路，可大大提高线路载流量，增强线路负载能力。

(2)切负荷

当负荷增长很快时，应及时实现负荷的转接，即“切负荷” 。 切负荷时要考虑两个问题：

（a）哪一部分负荷被除；

（b）哪条线路用来转接负荷。在选择被切负荷时，要充分考虑到负荷的性质及所接用户对可靠性的要求。一般选择切除对可靠性要求相对较低的用户，但是如果线路严重过载，就必须切除用电量较大的用户。

(3)升级环网结构

对于环网供电线路，除了增加导线截面积和切负荷，升级环网结构是提高环网线路负载能力的有效措施。通过对环网供电方式的分析可知，单环网供电方式中的供电线路负载为50%，引入备用线路后，在较理想情况下“N供一备” 中每条线路可以满载运行， 所以将单环网升级为 “N供一备”可以大大提高线路负载率，但同时也需要单独敷设一条备用线路。是否需要升级环网结构应根据配电网实际发展状况而定，综合经济性与可靠性选择合理的环网接线方式。

6. 结论

为了保证环网供电的可靠性，本文着眼于环网的规划与建设情况，重点考虑规划的前瞻性和结构的合理性，集中讨论了供电企业在环网建设中所要解决的问题，实际运作时还必须深入分析研究配网的当前的发展状态和日后的发展趋势，了解各种环网供电模式的优缺点，根据用户对可靠性的要求选合适的接线模式，寻求可靠性与经济性之间的最佳平衡点。

参考文献：

1.蓝毓俊，《城市中压配电网接线模式研究》，北京：中国电力出版社，2004.11

2.杨文宇，刘健等，《配电网分段和联络开关的优化规划》，北京：中国电力出版社，2004

3.万国成，任震等，《主馈线分段开关的设置研究》，北京：中国电机工程学报，2003

4.葛少云，张国良等，《中压配电网各种接线模式的最优分段》，电网技术. 2006