城市电网规划中10kV配电网接线模式研究

2022-09-21国网江苏省电力有限公司南通供电分公司何浩民

电力设备管理 2022年16期

国网江苏省电力有限公司南通供电分公司何浩民

1 引言

近年来，我国整体经济保持较快增长，而在经济的快速发展中对于能源的需求也在不断提高，因此城市10kV 配电网在建设过程中会出现一系列的问题，从而严重影响城市的发展进程，对于笔者对这种情况进行全面分析，其主要原因是电力系统在施工过程中出现只对对发电十分重视，却忽略供电的问题，结果导致系统运行时发生故障。为克服当前供电规划方面存在的困难，在供电政策方面必须做出相应的调整和变化，并对配电网规划设计方面进行研究，以克服当前面临的困难。

2 中压配电网架空线接线模式

10kV 中压配电网主要由上级供电设备、开关站以及下供电所和架空式线路组成，其本身的主要作用就是通过对供电安全作出各种分配，这样促进了其自身在安全性和经济性上的调整，以便于更合理地作出分配。一般情况下，城市的输配电网络都是由架空式和电缆连接器形式所混合组成，在研究某个地方政府规定的供电区覆盖范围内10kV 配电网的网络结构变化时，也可以选择架空线路的形式进行研究，但是在具体的实践中需要充分考虑到网架构造变化的趋势状况[1]。所以，在分析接线模式时需要做好综合性的思考工作。

2.1 架空接线模式介绍

中低压配电网架空层接地模式，主要以电源辐射接地，在不同母线上出现的形式进行循环，由此产生了不同的三回馈线环型接地，具体方式可参照图1至图4。

图1 单电源辐射接线

图4 三分段三联络接线

2.2 架空接线模式分析

图2 不同母线出线的环式接线

图3 不同母线三回馈线的环式接线

中低压架空接地建设简单，并且在投入上相对较低。其中，单电源辐射接地模式较为简单，通常可以用作城市非重点负荷地区或者刚建立的经济发展地区。该接线模式相对比较简单，而且供电线路和高压开关之间所需要的数量相对较小，在设备投资上也较为理想，因此可以更好地进行设备改造，并且还能够实现满负荷运行。不过其本身的弊端也较为突出，故障影响范围较大[2]。

不同母线（变电站）之间出现的环式接地方式，在两端线路末端进行设有相互联系的开关，同时将其线路负荷设定在50%。该接线模式可以使用在负载密度较大的地方，同时对供电有良好的安全性，其最大的优点就是安全性远比上述的单电源辐射效果理想，同时由于接线方式比较清晰，在整体的操作上也更加灵活。当线路故障以及出现供电故障时，可以在线路符合规定的状况下，通过倒闸的操作进行恢复供电，但是由于考虑到线路的备用容量，其自身的投资将会更高。

在具体的地区进行网架规划时，必须充分考虑到实际电网的总体变化趋势，并且必须按照相应的技术规定加以调整，需要时也可以结合实际要求作出适当的调整，从而形成了不同母线的三供电回路末端设计。在这样的状况下，其自身的线路总负荷量通常低于50%，同时可靠性也比较理想。

在具体的工程施工过程中可以采用主干线再加上分段开关形成不同的线路，同时每个相应的联系点与其他线路相连，如果任何一条发生故障时，其本身并不会受到影响，同时也不会影响发电，在这样的状况下可以使每个线路的故障区域都减少，以提高整机的电源安全性。该模式可以有效提升整体的使用效果，但是目前这些方法在具体的使用实践中仍存在一些问题。

在实际施工过程中，如果导线数量比较少或者是集中在线路两头，技术人员则必须将其线路进行分段连接，同时在导线使用率不足65%的前提下，如果导线数量相对较多，也可将其分成多区段，但过多的分段线路会降低供电的总体安全性。通常情形下多以三段的形式更为理想[3]。

我国架空线路应用相对比较广泛，一般城市和乡村都会采用这种模式，但是也有部分特定区域例外。在具体施工过程中，如果是城市发展的初期阶段或者经济发展地区，就必须充分考虑到城市用电的具体情况，因为一般城市用电所必须承载的负载多是比较分散的，所以具体可以选择用单电符合接线模式，这样就可以更好的负载满足，但是线路的分段开关也一般都可以根据网架构造而形成。随着我国城市化进程的加快，一些大中城市的用电负荷都在不断地增加，导致了城市的变电所工程日益增多。在工程建设的中期阶段，可以考虑将新线路和原有线路组成环形式的接线，可有效改变线路状况，进而形成三分段三连接的界限结构，以增加线路负荷量，并更好的适应城市当前的用电要求，现如今在我国部分沿海大中城市多会采取此类方法。

3 中压配电网电缆线接线模式

3.1 电缆接线模式

中压配电网电缆接线模式主要有单电源辐射接线、双电源双辐射接线等，具体可以参考图5至图9。

图5 单电源辐射接线

图6 双单元辐射接线

图7 双电源出现连接开闭站接线

图8 双“II”接线

图9 互为备用的主备接线模式

3.2 电缆接线模式分析

相较于普通架空线接线方案而言，采用单元辐射接线电缆的方案往往能够创造更高的经济效益与社会效益，不过因为电缆本身故障比较频发并且很容易产生永久性故障，而且故障影响的持续时间相对较长，极易引发线路运行的问题隐患，因此导致该方式在实际的城市架空线工程中并不能完全使用这一技术方案，而是只在以普通架空线方式的城市中使用这种电缆来供电。

为保障整体线路的稳定运行，需要双电源双辐射接地模块之中的二回路之间进行互相备份。通过该双接地的方式，可以使用户同时获取两种方向的电源方案，进而全面满足不同情境、不同模式下的使用需求。尽管电源模式也具备了良好的稳定性，但是对于线路负荷率自身来说也只有约50%。通常情况下，城市供电多以电缆供电方案为主，但受制于城市用电需求、地形地貌等情况的影响，需要针对不同城市的实际问题采取多种技术相互融合的供电方案。以我国西部区域为例，便需要重点使用双电源双辐射接地方案，以获取更理想的供电效果。但是，这种运行模式存在一定弊端，正由于其电缆一般都是取自于同一个变电站，在变电站出现问题的情况下，则很难实现快速、稳定、安全的转移。

双电源可以出现在连接的开闭站接线，由开闭站二回进行互相使用，其本身的出现也可针对使用者的实际需要而进行调节。该项接线的设备主要使用在与一些负荷中心相距比较远的地方，在具体的施工过程中必须满足相应的技术要求，才可以良好的适应城市用电要求。

双“II”型接地模式又被称为双环网，由于其自身的每回线负荷数都为50%，所以即使在一侧的变电站全停以后，采用倒闸方式就能够使其本身保持正常用电，而且有较强的稳定性，因而也能够应用在大量自动开闭站用电的地方，在我国部分区域经济相对发达地区和中心城市区域，该模式的供电方法运用得较多。在近年来的发展中，在负载较小的情况下，双环网还可以串接多个开闭站，而随着负荷的日渐增加，以及变电站的规模逐步扩大，可以逐步地把双环网加以改变，进而完成了对接线模式的转变[4]。

互为设备的接线系统中，各地回馈线都与接线之间的末端建立了相应的接线位置。在一般的设计条件下，每回线的最大负荷效率约为67%，但该模式的电缆线路的分段模式和联络接线模式却比较独特，和普通架空线路的分段模式也比较接近。所以，该种形式相对更加适合架空线路逐步发展的电缆网状况。

城市规划中心或城市地区的中部核心城市通常都以电缆供电，而针对这些符合人口密度较大的城市地区，其本身的电力安全性要求也较高，在具体的工程施工过程中必须采取相应的方法进行供电，在初期施工时，需要采用双电源双辐射技术方案亦或是双电源同步施工方案，以此保障施工的稳定性。随着社会用电需求量的激增，变电站的数量规模亦会持续扩大，因此便需要相关的工作人员在实际施工过程中结合城市实际用电需求，选择更适宜的接地方式。例如，在具体的施工过程中选择在周围自动开闭点上形成双“II”式接地，从而达到逐步用电的方式。

4 10kV 配电网规划设计的方法步骤以及关键问题

4.1 10kV 配电网规划设计的方法步骤

现阶段，关于我国城市10kV 城市配电网络总体规划设计的基本方法具体有以下几点：一是确定了城市配电网络总体规划设计的基础条件以及目标，在10kV 城市配电网络总体规划设计的基本步骤中，必须对不同的标准和条件做出综合分析，同时还需要根据区域规划的具体资源状况，在进行深入研究的情况下进行匹配，也要具体考虑在前期设计方面的整体可靠性、安全以及可操作性分析，如此才能够进行更多角度的考量。

二是通过查阅历史资料进行数据研究，在进行10kV 配电网规划设计的过程中经常会出现不确定因素对其规划设计质量的影响，在配电网规划设计的过程中需要做好城市建设的收集，对于区域的详细规划图以及建筑符合指标等，在具体的开展中需要结合实际情况做好改善与分析，同时还要获取对等的数据，然后在结合数据做好排查工作，将存在的干扰因素进行排除后再进行电网规划设计。

三是对于发电区域范围也做出了比较细致的界定，在10kV 市供电网总体规划设计前，应对区域内不同的土地用途建筑负荷情况进行详细分析，同时还应对不同类型的土地用地进行单独划分，以提高电力的总体质量。

4.2 10kV 配电网规划设计中应该注意的关键问题以及解决方法

现阶段，10kV 配电网规划设计中需要关注的问题及其处理方式主要包括以下两点：一是负荷预测工作，在进行电力规划设计的过程中需要对合理的情况加以研究，同时还需要为使用者提供更加安全、良好的电力保证，如此才能满足市场经济发展趋势和社会主义市场经济的基本要求，同时也能够更加合理的实现保障目的，其重要关键步骤就是做好负荷预测工作，因为只要预测负荷合理就可以改善配电网的质量。

二是开关站的选择，在配电网设置开关站的最主要目的，是为了解决当前仓位的问题。目前，部分地区已经将开关设置在建筑内部作为公用配电站，同时还附带了供热变站为周围区域进行供暖。