城市中压电缆配电网的2种典型接线分析

刘 越

（国网太原供电公司，山西 太原 030001）

0 引言

在区域发展和城市扩建的过程中，大型居民小区和商业楼宇逐渐增多，为满足中压电缆配电网络负荷需求，开关站逐渐建设和投运。开关站在建设初期大部分是单射、双射、对射的简单接线形式，同时开关站之间的联络较少，严重影响了配电网的可靠性及灵活性。随着电力用户对供电可靠性的要求越来越高，中压配电网的接线形式也从单电源的辐射式接线向单环网、多环网等目标接线形式发展[1-2]。通过将多座环网柜、开关站进行网络重组，以提高开关站的运行灵活性和供电可靠性。

1 “N供一备”接线形式

1.1 “N供一备”单环网接线

“N供一备”单环网接线的形式是用N条电缆线路连接形成电缆环网运行，另外1条电缆线路作为备用线路使用。下面以“二供一备”单环网接线（如图1所示）为例分析其运行方式。

图1 “二供一备”单环网接线拓扑图

a）正常运行方式。线路1作为开关站1的主供电源，线路2作为开关站2的主供电源，线路3作为开关站1、2的公共备供电源。

b）正常运行方式下发生N-1故障。当主供电源线路1（或线路2）故障时，可由备用电源线路3经过环网柜供开关站1（或开关站2）全部负荷。

c）正常运行方式下发生N-2故障。当主供电源线路1和线路2均故障时，可由线路3经过环网柜供开关站1和开关站2的全部负荷。

d）检修方式下发生N-1故障。当主供电源线路1（或线路2）检修，同时线路2（或线路1）发生故障时，可由线路3经过环网柜供开关站1和开关站2的全部负荷。

1.2 “N供一备”双环网接线

双环网接线可以给电力用户提供双向电源，满足N-1的运行要求，供电可靠性较高，运行方式较灵活。下面以3个开关站组成的双环网接线（如图2所示）为例对其运行方式[3]进行分析。将图2中的开关站1和开关站3称作“一级开关站”，这2座开关站的2路进线电源均直接引自上级变电站；开关站2称作“二级开关站”，与之相邻的开关站1和开关站3各有2路线路联络。

图2 双环式接线拓扑图

a）正常运行方式。在正常运行方式下，双环网接线形成2条独立的链，每条链都是开环运行。为考虑负荷的平衡，开环点一般选在中间的环出开关，此环出开关作为常开点。

b）正常运行方式下发生N-1故障。当双环网接线的某一开关站的一路主供电源发生故障，需要合上母线分段开关，由该开关站的另一路进线电源供全站负荷。

c）正常运行方式下发生N-2故障。双环网接线中的同一开关站的两路主供电源进线同时故障，并退出运行，断开故障的2路主供电源进线两侧的开关，隔离故障点，合上2条链的常开开关，完成负荷转供。

d）检修方式下发生N-1故障。若一级开关站的任一主供电源检修时，合上该开关站的母线分段开关，可以完成负荷转供；若该开关站的另一电源故障时，则需打开该开关站的母线分段开关，合上2条链上的常开开关。若二级开关站的任一主供电源检修时，断开检修线路两侧的开关，合上检修线路所在链的常开开关，并保持该开关站母线分段开关的开断状态；若该开关站的另一电源故障时，则合上该开关站母线分段开关。

2 案例分析

2.1 工程一：10 kV格林线1号环网柜更换工程

2.1.1 开关站原运行方式

格林花园开关站：220 kV长风站10 kV格林线为格林线1号环网柜主供，格林线1号环网柜出线10 kV格林开闭所1号线供格林花园开关站，单电源运行，无备投。

天鹅堡开关站：220 kV长风站10 kV格林线为格林线1号环网柜主供，格林线1号环网柜出线10 kV天鹅堡线供天鹅堡开关站，110 kV金胜站、10 kV武家庄2号线为天鹅堡开关站提供备供，具备双电源。

2.1.2 存在的问题

问题1：10 kV格林花园配电室为单电源，供电可靠性不高；问题2：10 kV格林线1号环网柜10 kV格林开闭1号线和10 kV天鹅堡线开关无保护，格林花园和天鹅堡小区存在停电关联问题。

2.1.3 工程实施后一次接线图

10 kV格林线1号环网柜更换工程实施后的一次接线情况如图3所示。

图3 10 kV格林线1号环网柜更换工程后一次接线图

2.1.4 工程改建成效

成效1：格林花园开关站从10 kV环湖1号线引接二电源；成效2：更换10 kV格林线1号环网柜，10 kV格林开闭1号线和10 kV天鹅堡线开关增设保护。

2.1.5 供电能力分析

负荷转移能力取决于备供线路能提供备用容量的多少，同时考虑负荷转供后线路是否重过载及线路保护是否误动作。以夏季线路运行情况为例，分析“二供一备”接线的供电能力情况。夏季线路供电能力如表1所示，其中N-1故障和N-2故障只列出转供线路的负荷情况。

通过表1的校核分析，该“二供一备”单环网接线发生N-1故障和N-2故障时，负荷转供均不会超过线路运行电流限值，用户均不会停电，线路没有过载的风险。另外，负荷转供时，均不会导致进线过流保护误动作，改善了工程实施前格林花园小区单电源的不足，改造后格林花园小区和天鹅堡小区也不存在同时停电关联的风险。

表1 夏季线路供电能力

2.2 工程二：某小区开关站10 kV电源完善工程

2.2.1 开关站原运行方式

世纪城1号开关站：220 kV长风站10 kV世纪城1号线供世纪城1号开关站10 kV A、B母全部负荷，分段开关运行状态，单电源。

世纪城2号开关站：10 kV世纪城1号开闭所10 kV四期开闭所1号线供世纪城2号开闭所A母，分段开关及B母冷备、备投不投，单电源。

天一城1号开关站：220 kV长风站10 kV天一城1号线供天一城1号开关站10 kV A、B母全部负荷，110 kV奥林变电站10 kV环湖2号线5号环E103出线29号杆10 kV天一城1号开关站2号线热备用状态，分段开关运行状态，10 kV备投不投。

天一城2号开关站：110 kV奥林站10 kV天一城2号线供天一城2号开关站10 kV A、B母全部负荷，10 kV天一城1号开关站10 kV天一城2号开关站2号线热备用状态，分段开关运行状态，10 kV进线备投投入。

金域蓝湾开关站：110 kV奥林站10 kV域蓝1号线供金域蓝湾开关站10 kV A、B母，110 kV丽华苑站10 kV环湖1号线8号环网柜H105金域蓝湾开关站2号进线热备用，分段开关运行状态，10 kV分段、进线备投均投入。

2.2.2 存在的问题

问题1：10 kV世纪城1号开关站、10 kV世纪城2号开关站单电源；问题2：10 kV世纪城1号开关站、10 kV世纪城2号开关站、10 kV天一城1号开关站、10 kV天一城2号开关站、10 kV金域蓝湾开关站地理位置较近，负荷密度较大，但是开关站之间联络较少。

2.2.3 工程实施后一次接线图

某小区开关站10 kV电源完善工程实施后的一次接线情况如图4所示。

图4 某小区开关站10 kV电源完善工程后一次接线图

2.2.4 工程改建成效

成效1：解决了10 kV世纪城1号开关站、10 kV世纪城2号开关站单电源现状；成效2：形成“长风—世纪城1号—世纪城2号—金域蓝湾—天一城1号—天一城2号—奥林”双环网接线。工程改建后供电可靠性较高，运行方式灵活，当任1条线路有故障或者检修时，都可以通过其他线路进行负荷转供，提高了该区域用户的用电可靠性。

3 结束语

介绍了中压电缆配电网网架的2个主要目标网架结构，从接线形式、运行方式、供电能力等方面对“N供一备”接线和双环网接线进行了分析，并以实例验证了这2种接线形式可提高配电网的可靠性和灵活性。下一步将继续对单电源供电的开关站和非全供全备的开关站加快可靠的备用电源接入和改造，结合上级电源和负荷密度，充分利用好环网柜和开关站等网架中的节点，将原来简单接线的开关站向“N供一备”接线或者双环网接线的目标接线扩展，增强中压配电网网架的可靠性和灵活性。