CN102368612A - 一种中压配电网的三双接线方式 - Google Patents

Abstract

一种中压配电网的“三双”接线方式，它包括有两个高压变电站并构成双电源，有两条连接所述高压变电站的中压线路并构成双线路，所述的双线路上接有多个环网单元，并通过自动投切开关接有公用配变，使所述公用配变实现双接入；所述的高压变电站通过站外分路开关将所述中压线路，即主干线一分为二分为两支路，每一支路可与来自不同母线的另一支路同路径敷设并构成电缆双环网结构，四回出线组成两个电缆双环网，通过线路的首端交叉，使每一个双环网都具有来自四个不同方向的电源；它具有故障停电时间短、处理方式简单、可靠性高，模型相对固定、易于扩展，网架结构清晰，运行方式灵活等特点。

Description

一种中压配电网的三双接线方式

技术领域

    本发明涉及的是一种中压配电网的“三双”接线方式，属于中压配电网的接线技术领域。 

背景技术

（一）国外目前应用的中压配电网典型接线 

1.图1所示为现有技术——巴黎三环网接线示意图。

巴黎城区20千伏配电网以三环网结构为主，由两座变电站三射线电缆构成三环网，开环运行。每座配电室双路电源分别T接自三环网中任意两回不同电缆，其中一路为主供，另一路为热备用。 

双环网（或三环网）的分段开关和联络开关具有远程遥控功能，中/低压配电室主备两路电源电缆直接从主干电缆上T接，电缆故障时，配电室主供负荷开关在变电站开关掉闸3秒后分闸，之后5秒备用负荷开关合闸，恢复配电室供电，即通过设备自动装置完成，停电时间短，且故障处理方式简单。 

2.图2所示为现有技术——东京22千伏电缆三射网结构示意图。 

东京22千伏电缆采用三射网络结构，每一个中压用户的双路电源分别T接自三回路中任意两回不同电缆，其中一路为主供，另一路为热备用。 

图3所示为现有技术——新加坡22千伏中压配电网花瓣式接线示意图。 

新加坡22千伏配网采用以变电站为中心的花瓣形接线，即同一个双电源变压器并联运行的变电站（66/22千伏）的每两回馈线构成环网，闭环运行，环网最大负荷电流不超过400安培，环网的设计容量为15兆伏安。不同电源变电站的花瓣间设置1～3个备用联络，开环运行，事故情况下可通过远方操作，全容量恢复供电。新加坡电网22千伏及以上电压等级设备均采用合环运行方式，中压线路均装设纵差保护，发生单一故障不会造成用户短时间停电。但系统短路电流水平较高，且配电站的二次保护配置比较复杂。 

（二）国内目前应用的中压配电网典型接线 

    1.图4所示的是现有架空辐射式示意图。

特点：辐射式接线简单清晰、运行方便、建设投资低。当线路或设备故障、检修时，用户停电范围大，但主干线可分为若干（一般2~3）段，以缩小事故和检修停电范围；当电源故障时，将导致整条线路停电，供电可靠性差，由于不考虑故障备用，主干线正常运行时的负载率可达到100%。 

适用范围：辐射式接线是架空网中最原始的形式，一般仅适用于负荷密度较低、用户负荷重要性一般、缺少变电站布点的地区。 

    2.图5所示是现有架空多分段单联络示意图。 

特点：通过一个联络开关，将来自不同变电站（开关站）中压母线或相同变电站（开关站）不同中压母线的两条馈线连接起来。任何一个区段故障，闭合联络开关，将负荷转供到相邻馈线，完成转供。满足“N-1”要求，但主干线正常运行时的负载率仅为50%。 

该接线模式的最大优点是可靠性比辐射式接线模式大大提高，接线清晰、运行比较灵活。线路故障或电源故障时，在线路负荷允许的条件下，通过切换操作可以使非故障段恢复供电，随着电网的发展，在不同回路之间通过建立联络，就可以发展为更为先进、有效的接线模式，线路利用率进一步提高，供电可靠性也相应增强，便于过渡，适合负荷的发展。 

适用范围：单联络是架空线路中最为基本的形式，适用于电网建设初期，较为重要的负荷区域，能保证一定的供电可靠性。 

单联络一般有两种：本变电站单联络和变电站间单联络。 

3. 图6所示是现有的架空三分段两（三）联络示意图。 

架空线路采用环网接线开环运行方式，分段与联络数量应根据用户数量、负荷密度、负荷性质、线路长度和环境等因素确定，一般将线路分为3段、建立2~3个联络。线路分段点的设置应随网络接线及负荷变动进行相应调整，优先采取线路尾端联络，逐步实现对线路大分支的联络。 

该接线模式的最大优点是，由于每一段线路具有与其相联络的电源，任何一段线路出现故障时，均不影响其它线路段正常供电，这样使每条线路的故障范围缩小，提高了供电可靠性。另外，由于联络较多，也提高了线路的利用率，两联络和三联络接线模式的负载率可分别达到67%和75%。 

适用范围：适用于负荷密度较大，可靠性要求较高的区域。 

典型的多分段多联络有三分段两联络和三分段三联络两种接线。 

    4．图7所示是现有的电缆单射式示意图。 

特点：自一个变电站（开关站）的一条中压母线引出一回线路，形成单射式接线方式。该接线方式不满足“N-1”要求，由于不考虑故障备用，主干线正常运行时的负载率可达到100%。 

适用范围：一般仅作为一种过渡方式，随着网络的加强，可逐步发展为单环式接线。 

5．图8所示是现有的电缆双射式示意图。 

特点：自一个变电站（开关站）的不同中压母线引出双回线路，形成双射接线方式；或自同一供电区域不同方向的两个变电站（开关站）、或同一供电区域一个变电站和一个开关站的任一段母线引出双回线路，形成双射接线方式。 

该接线方式不满足“N-1”要求，由于不考虑故障备用，主干线正常运行时的负载率可达到100%。与单射式电缆网相比，双射网更易于为用户提供双路电源供电，一条电缆故障时，用户配变可切换到另一条电缆上。 

适用范围：双环网一般也作为一种过渡方式，随着网络的加强，可逐步发展为双环式接线。 

    6．图9所示是现有的电缆单环式示意图。 

特点：自同一供电区域的两个变电站（开关站）的中压母线，或一个变电站（开关站）的不同中压母线馈出单回线路构成单环网，开环运行。任何一个区段故障，闭合联络开关，将负荷转供到相邻馈线，完成转供，在满足“N-1”的前提下，主干线正常运行时的负载率仅为50%。由于各个环网点都有两个负荷开关（或断路器），可以隔离任意一段线路的故障，客户的停电时间大为缩短，只有在终端变压器（单台配置）故障时，客户的停电时间是故障的处理时间，供电可靠性比单电源辐射式大大提高。 

一般采用异站单环接线方式，不具备条件时采用同站不同母线单环接线方式；在单环网尚未形成时，可与现状架空线路暂时拉手。 

适用范围：单环接线主要适用于城市一般区域（负荷密度不高、可靠性要求一般的区域），工业开发区以及中小容量单路用户集中的电缆化区域。 

这种接线模式可以应用于电缆网络建设的初期阶段，对环网点处的环网开关考虑预留，随着电网的发展，在不同的环之间通过建立联络，就可以发展为更为复杂的接线模式。所以，它还适用于城市中心区、繁华地区建设的初期阶段。 

    7．图10所示是现有的电缆双环式示意图。 

特点：自同一供电区域的两个变电站（开关站）的不同段母线各引出一回线路或同一变电站（开关站）的不同段母线各引出一回线路，构成双环式接线。如果环网单元采用双母线不设分段开关的模式，双环网本质上是两个独立的单环网。在满足“N-1”的前提下，主干线正常运行时的负载率仅为50%。与电缆单环网相比，双环网更易于为用户提供双路电源供电，一条电缆故障时，用户配变可切换到另一条电缆上。 

适用范围：双环式接线适用于负荷密度大，对可靠性要求高的城市核心区、繁华地区，如高层住宅区、多电源用户集中区的配电网。 

    8.图11所示是现有的电缆N供一备接线的示意图。 

特点：指N条电缆线路连成电缆环网运行，另外一条线路作为公共的备用线路。非备用线路可满载运行，若某条运行线路出现故障，可以通过切换将备用线路投入运行，其设备利用率为N/(N+1)。 

该模式的“N”值越大，设备利用率越高，但是运行操作复杂，一般N最大取4。大于4的接线运行方式复杂，同时联络线的长度较长，投资较大，线路负载率的提高也不再明显。 

适用范围：N供一备接线方式适用于负荷密度较高、较大容量用户集中、可靠性要求较高的区域，建设备用线路亦可作为完善现状网架的改造措施，用来缓解运行线路重载，以及增加不同方向的电源。 

配电网直接面向客户,不仅承担着履行社会责任的使命,而且关系到企业的经济效益。配电网经过多年的建设和改造，供电能力已基本能够满足我国经济社会的发展需求，但随着负荷的快速增长，居民和商业用电量比例逐步增大，中低压用户，特别是重要用户对供电可靠性的要求越来越高。因此，配电网的建设和发展，除了满足供电能力的需求之外，也应注重供电质量的提高。 

从供电可靠性指标来看，浙江配电网与日本、法国等先进国家的配电网相比，差距较为明显。浙江城市配电网的平均供电可靠率仅为99.94%,而日本东京、法国巴黎的供电可靠率均可达到99.999%。 

国内外配电网运行的实践经验一再表明，一次网架的建设和优化是配电网可靠运行的基础，配电网的高可靠性必须依靠坚强的一次网架来实现。因此，配电网典型接线方式的研究工作对提高供电可靠性具有十分重要的现实意义。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种故障停电时间短、处理方式简单、可靠性高，易于扩展，网架结构清晰，运行方式灵活的中压配电网的“三双”接线方式。 

    本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括有两个高压变电站并构成双电源，有两条连接所述高压变电站的中压线路并构成双线路，所述的双线路上接有多个环网单元，并通过自动投切开关接有公用配变，使所述公用配变实现双接入。 

所述的高压变电站通过站外分路开关将所述中压线路，即主干线一分为二分为两支路，每一支路可与来自不同母线的另一支路同路径敷设并构成电缆双环网结构，四回出线组成两个电缆双环网，通过线路的首端交叉，使每一个双环网都具有来自四个不同方向的电源。 

所述高压变电站的站外还连接有分路开关，所述分路开关采用断路器，所述中压线路上相接的环网单元，其环入线和环出线开关采用负荷开关，环网单元相接的公用配变，其支线开关采用负荷开关或断路器。 

所述高压变电站的出线开关至分路开关间的主干线设有容许式过电流保护装置，且在所述分路开关上也也配置有过电流保护装置；在所述公用配变的分支线上安装有零序电流选线装置和过电流保护装置。 

所述公用配变通过环网单元中的自动投切开关与双线路的主干线相连，所述自动投切开关为一种双向负荷开关；所述双线路的每条主干线上相接有不超过六个环网单元。 

    本发明与传统电缆双环网相比，“三双”接线采用分路开关，增加了主干线的冗余度，为配变提供可即时切换的双路电源供电，故障处理方式简单，供电可靠性大幅度提高。 

与法国巴黎三环网接线相比，两种接线均为配变提供可自动切换的双路电源供电，法国接线是通过3个开关柜拼接实现的，“三双”接线将该功能集成到一个开关设备实现。另外，“三双”接线采用1分2分路开关，配变双路电源接入环网单元母线或直接T接至主干线；法国采用1分6分路开关，配变双路电源直接T接至主干线。 

新加坡花瓣式接线采用合环运行的方式，系统的短路电流较大（20千伏系统，短路电流水平按25千安控制），中压配电线路设纵差保护，配电室的二次系统配置复杂。花瓣式接线在主干电缆“N-1”方式下可实现用户无瞬时停电，但在“N-2”方式下，可能造成用户停电，待故障修复后才能恢复供电。与新加坡接线方式相比，“三双”接线的平均停电次数多，但“N-2”故障方式下的平均停电时间短。 

总之，“三双”接线较传统电缆双环网接线供电可靠性大幅度提高，与法国和新加坡配电网接线的供电可靠性相当，但从设备选型以及与现状电网衔接等方面综合考虑，“三双”接线更适宜在国内配电网推广应用。 

    本发明具有故障停电时间短、处理方式简单、可靠性高，模型相对固定、易于扩展，网架结构清晰，运行方式灵活等特点。 

附图说明

图1 是现有技术之一——巴黎城区20千伏三环网示意图。 

图2 是现有技术之二——东京22千伏电缆三射网结构示意图。 

图3是现有技术之三——新加坡22千伏中压配电网花瓣式接线示意图。 

图4是现有架空辐射式示意图。 

图5是现有架空多分段单联络示意图。 

图6是现有的架空三分段两（三）联络示意图。 

图7是现有的电缆单射式示意图。 

    图8是现有的电缆双射式示意图。 

图9 是现有的电缆单环式示意图。 

    图10是现有的电缆双环式示意图。 

    图11是现有的电缆N供一备接线的示意图。 

图12是本发明所述的三双接线模型示意图。 

图13是本发明所述的一种简化形式-双向负荷开关布置在环网单元处的接线示意图。 

图14是本发明所述的一种过渡形式-由单环网构建“三双”接线示意图。 

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍： 

本发明所述的配电网“三双”接线模型，其中所述的“三双”是指“双电源、双线路、双接入”，“双电源”指两个上级高压变电站、“双线路”指连接“双电源”的两条中压线路、“双接入”指公用配变通过自动投切的开关接入“双线路”。

    图12所示，本发明包括有两个高压变电站1并构成双电源，有两条连接所述高压变电站1的中压线路2并构成双线路，所述的双线路上接有多个环网单元3，每个环网单元3通过通过自动投切开关4接有公用配变5，并使所述公用配变5实现双接入。 

所述的高压变电站1通过站外分路开关将所述中压线路一分为二、分为两支路，每一支路可与来自不同母线段的另一支路同路径敷设并构成电缆双环网结构，四回出线组成两个电缆双环网，通过线路的首端交叉，使每一个双环网都具有来自四个不同方向的电源。 

所述高压变电站的站外还连接有分路开关，所述分路开关采用断路器，所述中压线路上相接的环网单元，其环入线和环出线开关采用负荷开关，环网单元相接的公用配变，其支线开关采用负荷开关或断路器。 

所述高压变电站的出线开关至分路开关间的主干线设有容许式过电流保护装置，且在所述分路开关上也也配置有过电流保护装置；在所述公用配变的分支线上安装有零序电流选线装置和过电流保护装置。 

所述公用配变通过环网单元中的自动投切开关与双线路的主干线相连，所述自动投切开关为一种双向负荷开关；所述双线路的每条主干线上相接有不超过六个环网单元。 

    图12所示，本发明的主要特点有： 

1、采用分路开关将主干线一分为二，其作用主要体现在：

1）相比单个双环（或双射）结构，“一分二”的双环结构具有更灵活和经济的实施方案。在同等供电能力的情况下，增加了主干电缆的覆盖范围，更易于为分布广、数量多的小容量配变提供双路电源供电，也更适应负荷成长区域电网的分期扩展。

2）“一分二”双环结构增加了主干电缆的冗余度，单根主干电缆故障或施工所引起的停电范围缩小，同时，增加了预安排停电方式下负荷转供的灵活性。 

2、该接线方式的每台公用配变均从不同的主干电缆上引入两路电源，一路为主供电源，另一路为热备用。正常情况下，通过主备电源的切换实现线路和主变的配载均匀，故障方式下，通过自动投切装置实现主备电源之间的切换，恢复对配变的供电，实现故障的自动隔离。 

该接线方式的一次和二次设备配置方案如下： 

1．一次设备

主干电缆最大载流量按400~500安培设计。分路开关及环网单元的额定电流按630安培设计。

每个环网单元含两段母线，每段母线设一路环入线，一路环出线和两路配变分支线。每条主干线上（从本侧110千伏变电站的10千伏出线断路器至常分点）的环网单元不宜超过6个。 

单台公用配变的额定容量按不大于630千伏安设计，每条主干线的挂接容量不宜超过7500千伏安。 

变电站出线开关及分路开关采用断路器，环网单元的环入线和环出线开关采用负荷开关，配变分支线开关可采用负荷开关或断路器。 

以上为推荐的标准配置，在实际建设中，可根据负荷分布情况进行调整，如负荷密集区，可以考虑减少主干线上环网单元的数量，配变分支线路上采用T接方式，增加每个环网单元挂接的配变数。 

2．二次配置方案 

变电站出线断路器至分路开关间的主干线设容许式过电流保护，分路开关配置过电流保护。

配变分支线路安装零序电流选线装置和过电流保护。在小电流接地方式下，分支线发生单相接地时，通过分支线路的零序电流选线装置实现对支线故障的隔离。分支线发生相间短路，或在大电流接地方式下发生单相接地短路时，通过主电源保护与分支线路保护的延时配合，实现对分支线故障的隔离。 

配变的双向负荷开关具有自动投切功能，每台配变通过双向负荷开关实现在主备电缆之间的自动切换。 

    实施例：

新建“三双”接线一个标准单元需电缆约12公里（主干电缆可采用YJV22-3×400铜芯电缆，分支电缆采用YJV22-3×300铜芯电缆），断路器8台，负荷开关144台，带自动投切功能的双向负荷开关48台。每一个标准单元的供电能力为15兆瓦。

考虑与现有电网的衔接，“三双”接线也可采用一些简化和过渡形式。 

1)在普通双环网的基础上，增加每一个环网单元的出线回路数，改变配变的接入方式，为每台配变提供可自动切换的双路电源供电。 

2）如果环网单元至配变的电缆建设较为困难，可以考虑将自动切换的双向开关和环网单元布置在同一地点，配变通过单回馈出线路接入两路电源，如附图13所示。 

3）通过设置分路开关，可将两个独立的单环网改接为“三双”接线。为了节约投资，配变的第二路电源可直接T接至主干线，如附图14所示。 

  

Claims (5)

1.一种中压配电网的“三双”接线方式，它包括有两个高压变电站并构成双电源，有两条连接所述高压变电站的中压线路并构成双线路，所述的双线路上接有多个环网单元，每个环网单元通过自动投切开关接有公用配变，使所述公用配变实现双接入。

2.根据权利要求1所述的中压配电网的“三双”接线方式，其特征在于所述的高压变电站通过站外分路开关将所述中压线路一分为二分为两支路，每一支路可与来自不同母线段的另一支路同路径敷设并构成电缆双环网结构，四回出线组成两个电缆双环网，通过线路的首端交叉，使每一个双环网都具有来自四个不同方向的电源。

3.根据权利要求2所述的中压配电网的“三双”接线方式，其特征在于所述高压变电站的站外还连接有出线开关，该出线开关和所述分路开关采用断路器，所述中压线路上相接的环网单元，其环入线和环出线开关采用负荷开关，环网单元相接的公用配变，其支线开关采用负荷开关或断路器。

4.根据权利要求3所述的中压配电网的“三双”接线方式，其特征在于所述高压变电站的出线开关至分路开关间的主干线设有容许式过电流保护装置，且在所述分路开关上也也配置有过电流保护装置；在所述公用配变的分支线上安装有零序电流选线装置和过电流保护装置。

5.根据权利要求3或4所述的中压配电网的“三双”接线方式，其特征在于所述公用配变通过环网单元中的自动投切开关与双线路的主干线相连，所述自动投切开关为一种双向负荷开关；所述双线路的每条主干线上相接有不超过六个环网单元。

   

Images