10kV配电网的网架结构优化分析

杨舟

国网四川省电力公司成都供电公司四川成都610000

摘要：随着我国经济的不断发展，电力建设也成为了国家重要建设项目之一。人口的不断增长，居民需求的不断增加，导致有些地区的电力供应出现紧张的局面。而在电网建设方面，人们往往把目光放在了变电站以及输电网的建设上，而忽略了10kV及以下的配电网建设。对配网建设的投资过少，降低了配电网的各项技术经济指标。本文对配电网网架结构的现有模式，研究属性做了简要的介绍，并对配电网的网架结构的优化进行了综合的分析。

关键词：10kV配电网；网架结构模式；优劣系数法

目前，我国城市的配电网主要存在供电能力不足、电网结构薄弱等问题，这是因为采用的设备比较陈旧，技术比较落后，导致供电的可靠性不高，电压质量差，线路耗损比较高。为了解决以上问题，要改变现有的配电网网架结构，以实现配电站的基本功能。另外，研究和构建一种新的配电网网架结构，可以满足配电网经济、可靠、安全的要求，且可实施性比较强，在现实生活中具有重要的指导意义。

1我国10kV配电网网架结构的现状

目前，我国比较常用的配电网接线方式包括双“T”接线、三“T”接线、环型接线、放射型接线以及混合式接线。其中，放射型接线的结构比较简单、投资也较少，因此，有利于新增和发展电荷。但是因为用户只有一个电源，所以只能用于农村配电线路或者城市配电线路的支路。目前城市中的配电网经常使用的接线方式是混合式接线，由于之前对电网建设的投入资金较少，而人们对电能质量、供电可靠性以及电荷的需求量越来越大，为了解决这一实际问题，当电荷量增加到一定程度之后，在临近的变电站增加线路，以转移电荷，这样逐渐就形成了混合式接线方式。这种接线方式的优势在于能够随时满足电荷增加的需要，也不需要投入资金对旧的线路进行改造，比较容易发展新的用户，也可以提高电网的可靠性以及电压的质量。但是它的网络结构比较复杂，而且这种线路的线损比较严重，不太经济，也不容易实现配网的自动化。与混合式接线相比，环型接线的结构比较简单，容易实现自动化，可以采取统一的控制策略进行控制，实现电网的基本要求，投资较少，运行的经济性比较高，因此成为我国电网推荐的主要接线方式。但是建设这种电网结构，要对某一地区进行提前的整体规划，建设的时候需要一步到位。

210kV配电网网架结构优选的研究

在对电网网架结构模式进行优选时，不仅要考虑技术经济的指标，还应从城市规划、负荷发展、用户增加等方面考虑。结合目前我国电网网架结构的具体问题，从以下三个方面研究一下对不同网架模式的优选。

2.1技术性属性

10kV配电网技术方面主要考虑供电可靠性、容载比、电压调整、短路容量、通信干扰这几个技术指标。供电可靠性是指当电网设备停止工作时，还可以连续供电的可靠程度，它必须要符合电网供电的安全准则，否则供电可靠性就比较低。在对系统的可靠性进行评估时，主要采用的方法有解析法、模拟法、组合法和人工智能的方法。而解析法中又包括故障模式后果分析法、网络等值法以及最小路法。容载比是用来宏观调控电网容量的一个指标，计算时，在满足供电可靠性的基础上，用配电网变电和线路的容量与对应的电荷相比所得的值。它与变压器的数量、配电网导线的截面、功率因素等都有着密切的关系。电压调整要根据国家标准中规定的允许的电压的偏差进行调整。在短路容量中的规定有：110kV、35kV和10kV线路允许的最大短路电流分别为20kA、16kA、16kA。另外，在配电网的建设中，要尽量减少对通讯设备的干扰，降低通信干扰。

2.2经济性属性

在确定选择哪种电网网架结构模式的时候，要考虑经济方面的因素，即建设电网以及运行电网的成本。也就是说，在众多的网架结构模式中，我们需要计算每一种结构模式的投资费用和单位负荷年费用，根据计算结果来判断每一种结构模式的经济属性，从而确定最终选择哪一种。具体来说，需要计算的指标包括变电所、线路以及线路配电设备的投入资金，线路与设备损耗的费用，线路与设备运行、维修等的费用，这样得到的费用再利用“最小年费用法”转化成配电方案的年费用，再除以该方案的等效电荷，最终得到的就是单位负荷年费用，用Fn表示，Fn用来衡量一个方案的经济属性。

2.3可实施性属性

在选择电网网架结构模式的时候，还要考虑可实施性属性，主要考虑哪种模式更适合城市的规划与发展，更加有利于与其他组织的合作，也能促进环境的协调，便于管理、维修和运行。一方面，电力线路走廊以及配电设备的安放都要与城市规划的要求相符。另一方面，环境问题受到人们的关注越来越多，因此，网架模式的选择要充分考虑与环境的协调。主要考虑到以下几个方面：首先，对于线路的辐射污染问题、对通讯设备干扰问题，当线路发生事故对人身造成的危害问题都要充分的考虑；其次，电网的线路可能会对燃气、给排水、电信线路的建设造成一定的制约；再次，变压器和配电设备产生的噪声，以及降压母线发出的电磁波会对周围的居民造成伤害，SF6气体如果泄露，也会对环境造成污染，对人体造成危害。因此，我们要充分考虑这些因素的影响，对电网的网架模式进行综合的评分，最终选择评分最高的那种模式来建设。

3.配电网接线方式的选择原则

目前，我国正在开展城市配电网建设和改造工程，要求在规划和设计配电网接线方式时，应该按照《城市中低压配电网改造技术导则》中的相关规定，在正常情况下，设计的配电接线方式应该满足经济性、合理性和安全性等基本要求，在进行故障检测时，接线方式应该具备较强的灵活性。在选择接线方式时，需要遵循以下原则：第一，便于运行和维护；第二，降低线路损耗，优化网架结构配置；第三，保证线路运行的安全性和合理性，降低线路连接成本；第四，合理投资，尽量减少材料和设备的投入；第五，充分满足配电自动化的需求；第六，能够适应配电系统中各种运行方式；第七，提高电压质量以及供电的安全性、可靠性。

4.配电网接线方式

4.1普通环式接线方式

普通环式接线方式是指在同一个中压变电站的供电条件下，将不同的两回中压配电线路的中部或者末端连接成环式网络。当中压变电站采用的是分段采用单母线时，两个两回线路应该来源于不同的母线段，这样即使中压变电站某个线路中断，也不会对用户用电产生任何影响。只有当配电全部中断时，才会影响用户用电。如果在检测变电站的某个母线，也不会对用户供电产生影响。与放射式配电网结构相比，这种环式连接方式的投资更大。但是在检测中压配电网的停电故障时，可以采取分段检测的方式，这样缩小了停电范围。另外采用普通环式接线方式的用户每月平均停电时数比放射式要小很多，这种接线方式在大城市边缘、小城镇以及乡镇使用比较普遍。

4.2分段联络接线方式

市区的中压配电网是沿道路架设格子分布，在道路的交叉口连接线路。在配电网中设置杆架开关进行分段，这样形成了一种多分段、多电源和多连接的环式运行网络。在正常情况下，各线路和邻近线路连接点的开关设备断开，配电网络环式运行。如果线路出现故障，可以通过操作分段开关以及网络连接点来减小停电范围，这样极大地提高了供电的安全性和可靠性。

5.总结

根据对电网网架结构模式方案的选择，可以确定出最优的方案，以实现电网供电的可靠性与安全性，还可以降低线路的耗损，从而提高电功的利用率。本文中选用的优劣系数法可以帮助我们更好的选择方案，具有实际的指导意义。

参考文献：

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