关于中压电缆网双环接线方式供电能力的分析

杨金双

摘 要：结合北京地区现阶段对相关技术的规定，以实际供用电方案为例，对中压电缆网双环接线方式的供电能力进行深入讨论。通过设计环网单元划分，发现某些条件下双环网供电能力可以得到进一步提升。

关键词：中压电缆网；双环接线；供电能力；供电模式

中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0024-02

中压电缆网双环接线方式以其较高的供电可靠性、较灵活的运行方式得到了大力推广和广泛运用。随着经济的发展，人们的用电需求在明显上升，这对双环网的供电能力提出了更高的要求。

1 双环接线供电模式分析

1.1 接线方式简介

自同一供电区域两个变电站（开关站）的不同中压母线各引出一回线路，构成双环接线。在配电系统中，环形电网以开环运行居多，在实际工程中，一般选择环网干线的中间位置作为断开点。

1.2 主干线正常运行负载率

在满足N-1的前提下，双环网主干线正常运行时的负载率为50%～75%.如果环网单元的两段母线不设分段开关，那么双环网本质上是两个独立的单环网，此时主干线正常运行负载率为50%；如果环网单元的两段母线设置分段开关，那么主干线正常运行负载率为75%，供电能力较前一种模式有所提升。两种模式均满足N-1供电安全准则，前者甚至满足同向N-2，但供电能力却比后者低33.3%.

1.3 北京地区相关规定

双环接线一般由来自2座变电站的4回10 kV电缆线路构成。双环网每条主干线路分段数为3～5段，正常方式下开环运行，开环点位于功率分点。主干线开关、联络开关配置“三遥”配电自动化终端。

北京地区环网单元一般采用两段母线不设分段开关的模式。目前，环网单元开关元件的实际操作主要依靠手动投切。由于主干电缆截面通常选用300 mm3的铜芯电缆，按一回线路满载时供电能力约为10 MW考虑，认为整个双环网最大允许接入负荷能力约为20 MW。

2 双环接线供电能力实例分析

某科技园区属于北京配网A类供电区域，规划该区域10 kV配电网目标网架为双环网接线方式。

供电部门对双环网内的分段、接入有功、配变容量等内容均给出了指导性意见。如果要求一组双环接线供电能力不宜超过20 MW，那么用电量在20 MW以上的用户，是否必须拆分到不同的双环网中呢？假设考虑新建，将现状双射改造为双环，如果环内总负荷超过20 MW，那么双环方案的设想是否难以实现？

2.1 案例一

用户A有功25 340 kW，设3座总配，功率为10 608 kW、5 628 kW、9 104 kW。规划3座环网单元，组建双环。设计总配采用单母分段带联络，且联络开关只允许手动操作，不具自投功能。假设有功均匀分布，则双环接线如图1所示。

正常情况下，甲站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担5 304 kW有功，乙站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担7 366 kW有功。该接线突破了北京地区双环网接入负荷的要求，但并不违背网络N-1供电安全准则。

2.1.1 甲站Ⅱ段出线故障

甲站Ⅱ段出线故障时的处理方案一如图2所示。从图2中可知，A2-1、A2-2、1#总配Ⅱ段进线开关、1#总配联络开关改变运行状态后，甲站Ⅰ段出线承担着10 608 kW有功，乙站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担着7 366 kW有功不变。对于甲站Ⅰ段出线，考虑1#总配两段母线运行同时率不大于0.94，电缆仅满载无过载。

另外，通过双环主干联络由乙站Ⅱ段为1#总配Ⅱ段供电，同时，乙站Ⅰ段通过2#总配联络增带2#总配Ⅱ段，由此构成方案二。此时，乙站Ⅱ段出线承担9 856 kW有功，Ⅰ段出线承担10 180 kW有功，甲站Ⅰ段出线承担5 304 kW有功不变。对于乙站Ⅰ段出线，考虑2#总配两段母线及3#总配Ⅰ段母线运行同时率不大于0.98，电缆仅满载无过载。

在工程意义上，认为上述两种处理方案均可行，但如果考虑开关状态变化时间影响可靠性指标，建议采用方案一。供电部门仅视环网单元为可操作对象，处理方式比方案一少一个开关状态的变化；但如果考虑现阶段环网单元负荷开关还未实施“遥控”功能，那么方案一的设备位置为故障处理带来的操作上的便捷，未必会严重影响供电可靠性指标。

环网单元间线路故障，仅操作环网单元即可，在此不做赘述。

2.1.2 乙站Ⅱ段出线故障

如果乙站Ⅱ段出线故障，影响了2#、3#总配Ⅱ段供电，则可采用以下两种方案：①方案一。通过双环主干联络由甲站Ⅰ，Ⅱ段为2#总配Ⅰ，Ⅱ段供电，而3#总配通过本配联络为乙站Ⅰ段供电，非故障电缆均无过载。②方案二。通过开关切倒，乙站Ⅰ段增带2#总配Ⅱ段，甲站Ⅱ段增带3#总配Ⅱ段。对于乙站Ⅰ段出线，考虑相关总配母线运行同时率不大于0.98，电缆仅满载无过载。建议选择故障处理方案二。

2.2 案例二

用户B有功4 438 kW，设1座总配；用户C有功5 372 kW，设1座总配；用户D有功15 614 kW，设2座总配，功率分别为11 852 kW、3 762 kW。用户B，C为现状，双射接线引自丙站。考虑结合用户D（新建）组建双环。双环接线如图3所示。

最严重情况下，如果D1总配Ⅱ段、C总配Ⅱ段、B总配Ⅱ段的运行同时率不大于0.92，则各种N-1情况下，非故障电缆均无过载。在手动投切条件下，如果事先制订好事故预案，则图3中的接线就可保证供电可靠率。

2.3 分析

用户总配高压侧装设母联（不具自投功能），实质上建立了横向网络联系，在N-1要求下，双环网供电能力可得到进一步提高。理论上，主干线正常运行负载率可以达到75%（供电能力可以达到30 MW）。例如，双环网4条主干线路各分3段，每段供电2.5 MW，开环于功率分点。

3 结束语

双环接线方式的应用可有效适应现代城市配网的建设发展趋势。结合实际案例，通过设计环网单元划分，可有效挖掘双环网的供电能力，提高配网的利用率。只有在规划阶段充分论证、在运行阶段有效组织双环接线，才能打造出安全、优质的配网。

参考文献

[1]北京市电力公司.配电网技术标准：规划设计分册[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]李子，周鸿昌.环网供电及环网柜性能分析[J].建筑电气，1994（149）：1-5.

〔编辑：王霞〕

摘 要：结合北京地区现阶段对相关技术的规定，以实际供用电方案为例，对中压电缆网双环接线方式的供电能力进行深入讨论。通过设计环网单元划分，发现某些条件下双环网供电能力可以得到进一步提升。

关键词：中压电缆网；双环接线；供电能力；供电模式

中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0024-02

中压电缆网双环接线方式以其较高的供电可靠性、较灵活的运行方式得到了大力推广和广泛运用。随着经济的发展，人们的用电需求在明显上升，这对双环网的供电能力提出了更高的要求。

1 双环接线供电模式分析

1.1 接线方式简介

自同一供电区域两个变电站（开关站）的不同中压母线各引出一回线路，构成双环接线。在配电系统中，环形电网以开环运行居多，在实际工程中，一般选择环网干线的中间位置作为断开点。

1.2 主干线正常运行负载率

在满足N-1的前提下，双环网主干线正常运行时的负载率为50%～75%.如果环网单元的两段母线不设分段开关，那么双环网本质上是两个独立的单环网，此时主干线正常运行负载率为50%；如果环网单元的两段母线设置分段开关，那么主干线正常运行负载率为75%，供电能力较前一种模式有所提升。两种模式均满足N-1供电安全准则，前者甚至满足同向N-2，但供电能力却比后者低33.3%.

1.3 北京地区相关规定

双环接线一般由来自2座变电站的4回10 kV电缆线路构成。双环网每条主干线路分段数为3～5段，正常方式下开环运行，开环点位于功率分点。主干线开关、联络开关配置“三遥”配电自动化终端。

北京地区环网单元一般采用两段母线不设分段开关的模式。目前，环网单元开关元件的实际操作主要依靠手动投切。由于主干电缆截面通常选用300 mm3的铜芯电缆，按一回线路满载时供电能力约为10 MW考虑，认为整个双环网最大允许接入负荷能力约为20 MW。

2 双环接线供电能力实例分析

某科技园区属于北京配网A类供电区域，规划该区域10 kV配电网目标网架为双环网接线方式。

供电部门对双环网内的分段、接入有功、配变容量等内容均给出了指导性意见。如果要求一组双环接线供电能力不宜超过20 MW，那么用电量在20 MW以上的用户，是否必须拆分到不同的双环网中呢？假设考虑新建，将现状双射改造为双环，如果环内总负荷超过20 MW，那么双环方案的设想是否难以实现？

2.1 案例一

用户A有功25 340 kW，设3座总配，功率为10 608 kW、5 628 kW、9 104 kW。规划3座环网单元，组建双环。设计总配采用单母分段带联络，且联络开关只允许手动操作，不具自投功能。假设有功均匀分布，则双环接线如图1所示。

正常情况下，甲站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担5 304 kW有功，乙站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担7 366 kW有功。该接线突破了北京地区双环网接入负荷的要求，但并不违背网络N-1供电安全准则。

2.1.1 甲站Ⅱ段出线故障

甲站Ⅱ段出线故障时的处理方案一如图2所示。从图2中可知，A2-1、A2-2、1#总配Ⅱ段进线开关、1#总配联络开关改变运行状态后，甲站Ⅰ段出线承担着10 608 kW有功，乙站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担着7 366 kW有功不变。对于甲站Ⅰ段出线，考虑1#总配两段母线运行同时率不大于0.94，电缆仅满载无过载。

另外，通过双环主干联络由乙站Ⅱ段为1#总配Ⅱ段供电，同时，乙站Ⅰ段通过2#总配联络增带2#总配Ⅱ段，由此构成方案二。此时，乙站Ⅱ段出线承担9 856 kW有功，Ⅰ段出线承担10 180 kW有功，甲站Ⅰ段出线承担5 304 kW有功不变。对于乙站Ⅰ段出线，考虑2#总配两段母线及3#总配Ⅰ段母线运行同时率不大于0.98，电缆仅满载无过载。

在工程意义上，认为上述两种处理方案均可行，但如果考虑开关状态变化时间影响可靠性指标，建议采用方案一。供电部门仅视环网单元为可操作对象，处理方式比方案一少一个开关状态的变化；但如果考虑现阶段环网单元负荷开关还未实施“遥控”功能，那么方案一的设备位置为故障处理带来的操作上的便捷，未必会严重影响供电可靠性指标。

环网单元间线路故障，仅操作环网单元即可，在此不做赘述。

2.1.2 乙站Ⅱ段出线故障

如果乙站Ⅱ段出线故障，影响了2#、3#总配Ⅱ段供电，则可采用以下两种方案：①方案一。通过双环主干联络由甲站Ⅰ，Ⅱ段为2#总配Ⅰ，Ⅱ段供电，而3#总配通过本配联络为乙站Ⅰ段供电，非故障电缆均无过载。②方案二。通过开关切倒，乙站Ⅰ段增带2#总配Ⅱ段，甲站Ⅱ段增带3#总配Ⅱ段。对于乙站Ⅰ段出线，考虑相关总配母线运行同时率不大于0.98，电缆仅满载无过载。建议选择故障处理方案二。

2.2 案例二

用户B有功4 438 kW，设1座总配；用户C有功5 372 kW，设1座总配；用户D有功15 614 kW，设2座总配，功率分别为11 852 kW、3 762 kW。用户B，C为现状，双射接线引自丙站。考虑结合用户D（新建）组建双环。双环接线如图3所示。

最严重情况下，如果D1总配Ⅱ段、C总配Ⅱ段、B总配Ⅱ段的运行同时率不大于0.92，则各种N-1情况下，非故障电缆均无过载。在手动投切条件下，如果事先制订好事故预案，则图3中的接线就可保证供电可靠率。

2.3 分析

用户总配高压侧装设母联（不具自投功能），实质上建立了横向网络联系，在N-1要求下，双环网供电能力可得到进一步提高。理论上，主干线正常运行负载率可以达到75%（供电能力可以达到30 MW）。例如，双环网4条主干线路各分3段，每段供电2.5 MW，开环于功率分点。

3 结束语

双环接线方式的应用可有效适应现代城市配网的建设发展趋势。结合实际案例，通过设计环网单元划分，可有效挖掘双环网的供电能力，提高配网的利用率。只有在规划阶段充分论证、在运行阶段有效组织双环接线，才能打造出安全、优质的配网。

参考文献

[1]北京市电力公司.配电网技术标准：规划设计分册[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]李子，周鸿昌.环网供电及环网柜性能分析[J].建筑电气，1994（149）：1-5.

〔编辑：王霞〕

摘 要：结合北京地区现阶段对相关技术的规定，以实际供用电方案为例，对中压电缆网双环接线方式的供电能力进行深入讨论。通过设计环网单元划分，发现某些条件下双环网供电能力可以得到进一步提升。

关键词：中压电缆网；双环接线；供电能力；供电模式

中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0024-02

中压电缆网双环接线方式以其较高的供电可靠性、较灵活的运行方式得到了大力推广和广泛运用。随着经济的发展，人们的用电需求在明显上升，这对双环网的供电能力提出了更高的要求。

1 双环接线供电模式分析

1.1 接线方式简介

自同一供电区域两个变电站（开关站）的不同中压母线各引出一回线路，构成双环接线。在配电系统中，环形电网以开环运行居多，在实际工程中，一般选择环网干线的中间位置作为断开点。

1.2 主干线正常运行负载率

在满足N-1的前提下，双环网主干线正常运行时的负载率为50%～75%.如果环网单元的两段母线不设分段开关，那么双环网本质上是两个独立的单环网，此时主干线正常运行负载率为50%；如果环网单元的两段母线设置分段开关，那么主干线正常运行负载率为75%，供电能力较前一种模式有所提升。两种模式均满足N-1供电安全准则，前者甚至满足同向N-2，但供电能力却比后者低33.3%.

1.3 北京地区相关规定

双环接线一般由来自2座变电站的4回10 kV电缆线路构成。双环网每条主干线路分段数为3～5段，正常方式下开环运行，开环点位于功率分点。主干线开关、联络开关配置“三遥”配电自动化终端。

北京地区环网单元一般采用两段母线不设分段开关的模式。目前，环网单元开关元件的实际操作主要依靠手动投切。由于主干电缆截面通常选用300 mm3的铜芯电缆，按一回线路满载时供电能力约为10 MW考虑，认为整个双环网最大允许接入负荷能力约为20 MW。

2 双环接线供电能力实例分析

某科技园区属于北京配网A类供电区域，规划该区域10 kV配电网目标网架为双环网接线方式。

供电部门对双环网内的分段、接入有功、配变容量等内容均给出了指导性意见。如果要求一组双环接线供电能力不宜超过20 MW，那么用电量在20 MW以上的用户，是否必须拆分到不同的双环网中呢？假设考虑新建，将现状双射改造为双环，如果环内总负荷超过20 MW，那么双环方案的设想是否难以实现？

2.1 案例一

用户A有功25 340 kW，设3座总配，功率为10 608 kW、5 628 kW、9 104 kW。规划3座环网单元，组建双环。设计总配采用单母分段带联络，且联络开关只允许手动操作，不具自投功能。假设有功均匀分布，则双环接线如图1所示。

正常情况下，甲站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担5 304 kW有功，乙站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担7 366 kW有功。该接线突破了北京地区双环网接入负荷的要求，但并不违背网络N-1供电安全准则。

2.1.1 甲站Ⅱ段出线故障

甲站Ⅱ段出线故障时的处理方案一如图2所示。从图2中可知，A2-1、A2-2、1#总配Ⅱ段进线开关、1#总配联络开关改变运行状态后，甲站Ⅰ段出线承担着10 608 kW有功，乙站Ⅰ，Ⅱ段出线分别承担着7 366 kW有功不变。对于甲站Ⅰ段出线，考虑1#总配两段母线运行同时率不大于0.94，电缆仅满载无过载。

另外，通过双环主干联络由乙站Ⅱ段为1#总配Ⅱ段供电，同时，乙站Ⅰ段通过2#总配联络增带2#总配Ⅱ段，由此构成方案二。此时，乙站Ⅱ段出线承担9 856 kW有功，Ⅰ段出线承担10 180 kW有功，甲站Ⅰ段出线承担5 304 kW有功不变。对于乙站Ⅰ段出线，考虑2#总配两段母线及3#总配Ⅰ段母线运行同时率不大于0.98，电缆仅满载无过载。

在工程意义上，认为上述两种处理方案均可行，但如果考虑开关状态变化时间影响可靠性指标，建议采用方案一。供电部门仅视环网单元为可操作对象，处理方式比方案一少一个开关状态的变化；但如果考虑现阶段环网单元负荷开关还未实施“遥控”功能，那么方案一的设备位置为故障处理带来的操作上的便捷，未必会严重影响供电可靠性指标。

环网单元间线路故障，仅操作环网单元即可，在此不做赘述。

2.1.2 乙站Ⅱ段出线故障

如果乙站Ⅱ段出线故障，影响了2#、3#总配Ⅱ段供电，则可采用以下两种方案：①方案一。通过双环主干联络由甲站Ⅰ，Ⅱ段为2#总配Ⅰ，Ⅱ段供电，而3#总配通过本配联络为乙站Ⅰ段供电，非故障电缆均无过载。②方案二。通过开关切倒，乙站Ⅰ段增带2#总配Ⅱ段，甲站Ⅱ段增带3#总配Ⅱ段。对于乙站Ⅰ段出线，考虑相关总配母线运行同时率不大于0.98，电缆仅满载无过载。建议选择故障处理方案二。

2.2 案例二

用户B有功4 438 kW，设1座总配；用户C有功5 372 kW，设1座总配；用户D有功15 614 kW，设2座总配，功率分别为11 852 kW、3 762 kW。用户B，C为现状，双射接线引自丙站。考虑结合用户D（新建）组建双环。双环接线如图3所示。

最严重情况下，如果D1总配Ⅱ段、C总配Ⅱ段、B总配Ⅱ段的运行同时率不大于0.92，则各种N-1情况下，非故障电缆均无过载。在手动投切条件下，如果事先制订好事故预案，则图3中的接线就可保证供电可靠率。

2.3 分析

用户总配高压侧装设母联（不具自投功能），实质上建立了横向网络联系，在N-1要求下，双环网供电能力可得到进一步提高。理论上，主干线正常运行负载率可以达到75%（供电能力可以达到30 MW）。例如，双环网4条主干线路各分3段，每段供电2.5 MW，开环于功率分点。

3 结束语

双环接线方式的应用可有效适应现代城市配网的建设发展趋势。结合实际案例，通过设计环网单元划分，可有效挖掘双环网的供电能力，提高配网的利用率。只有在规划阶段充分论证、在运行阶段有效组织双环接线，才能打造出安全、优质的配网。

参考文献

[1]北京市电力公司.配电网技术标准：规划设计分册[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]李子，周鸿昌.环网供电及环网柜性能分析[J].建筑电气，1994（149）：1-5.

〔编辑：王霞〕