高压中压配电网接线模式分析.ppt
接线模式总结,1.同电源不同母线辐射接线,2.同电源不同母线T型接线,3.同电源不同母线并设联络线接线,4.双侧电源辐射接线,5.不同电源T型接线,6.双侧电源不同母线型接线,(二）10kV配电网接线模式分析,10kV中压配电网由高压变电所的10kV配电装置，开关站、配电房和架空线路或电缆线路等部分组成，其功能是将电力安全、可靠、经济、合理地分配到用户。一般城市的网络由架空线和电缆线混合组成。在研究一个特定的供电区域内的10kV配电网的网络结构时，我们采取架空线路和电缆线路分开进行分析研究的方法，这样也不失一般性。,1 架空线路 1.1 单电源线辐射接线模式,单电源线辐射接线模式,这种模式适用于城市非重要负荷架空线和郊区季节性用户。干线可以分段，其原则是：一般主干线分为2-3段，负荷较密集地区1km分1段，远郊区和农村地区按所接配电变压器容量每2-3MVA分1段，以缩小事故和检修停电范围。单电源线辐射接线的优点就是比较经济，配电线路和高压开关柜数量少、投资小，新增负荷也比较方便。但其缺点也很明显，主要是故障影响范围较大，供电可靠性较差。当线路故障时，部分线路段或全线将停电；当电源故障时，将导致整条线路停电。对于这种简单的接线模式，由于不存在线路故障后的负荷转移，可以不考虑线路的备用容量，即每条出线（主干线）均可以满载运行。,1.2 不同母线出线的环式接线模式,不同母线出线的环式接线模式,不同母线的环式接线模式（单联络）有两个电源（可以取自同一变电所的不同母线段或不同变电所）。它适用于负荷密度较大且供电可靠率要求高的城区供电，运行方式一般采用开环。这种接线的最大优点是可靠性比单电源线辐射接线模式大大提高，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。但由于考虑了线路的备用容量，线路投资将比单电源线辐射接线有所增加。在这种接线模式中，线路的备用容量为50%，即正常运行时，每条线路最大负荷只能达到该架空线允许载流量的1/2。若系统中一条线路的电源出现故障时，可将联络开关闭合，从另一条线路送电，使相应供电线路达到满载运行。,1.3 不同母线三回馈线的环式接线模式,不同母线三回馈线的环式接线模式,网络中有三个电源（可以取自同一变电所的2段母线和不同变电所）。正常运行时联络开关都是打开的，当线路1出现故障时，联络开关1闭合，由线路2送电；当线路2出现故障时，或联络开关1闭合由线路1送电，或联络开关2闭合由线路3送电；当线路3出现故障时，联络开关2闭合，由线路2送电。可见，在正常运行时，每条线路均应留有50%的裕量。所以，单从经济角度分析时，这种接线模式和不同母线出线的环式接线一样。,1.4 分段联络接线模式,分段联络接线模式,两分段两联络接线模式,这种接线模式，通过在干线上加装分段断路器把每条线路分段，并且每一分段都有联络线与其他线路相连接，当任何一段出现故障时，均不影响另一段正常供电，这样使每条线路的故障范围缩小，提高可靠性。这种接线每条线路应留有1/3或1/4的备用容量。与不同母线出线的环式接线模式和不同母线三回馈线的环式接线模式相比，两分段两联络的接线模式提高了架空线的利用率（由1/2到2/3），但由于需要在线路间建立联络线，加大了线路投资。这种接线模式可应用于城网大部分地区，联络线可以就近引接，但须注意要不同变电站配出线或同一变电站的不同母线出线间建立联络。,2 电缆线路,在研究供电区域内的电缆线路的接线模式时，考虑到实际可行性，我们研究了若干类具有代表性的接线模式，如单电源线辐射接线、不同母线出线的环式接线、不同母线出线连接开闭所接线、不同母线环网接线（三座开闭所）和主备接线模式。,2.1 单电源线辐射接线模式,单电源线辐射接线模式,和架空线的单电源线辐射接线一样，电缆线路的单电源线辐射接线的优点就是比较经济，配电线路较短，投资小，新增负荷时连接也比较方便。缺点也很明显，主要是电缆故障多为永久性故障，故障影响时间长、范围较大，供电可靠性较差。当线路故障时会导致全线停电；当电源故障时也将导致全线瘫痪。对于这种简单的接线模式，不考虑线路的备用容量，即每条出线（主干线）均是满载运行。,2.2 不同母线出线的环式接线模式,不同母线出线的环式接线模式,与架空线的不同母线的环式接线一样，电缆线路的这一接线形式中有两个电源（可以取自同一变电所的2段母线或不同变电所），正常情况下，一般采用开环运行方式，其供电可靠性较高，运行比较灵活。在实际应用中，正常运行时，每条线路均留有50%的裕量。在供电可靠性要求较高的地区均可采用.可以在双电源用户较多的地区采用双环网提高供电可靠性。,2.3 双电源双辐射接线（电缆）,双电源双辐射接线（电缆）,特点：适于向对供电可靠性有较高要求的用户供电。这种接线模式可以使客户同时得到两个方向的电源，满足从上一级10kV线路到客户侧10kV配电变压器的整个网络的N-1要求，供电可靠性很高。适用场合：适用于对供电可靠性要求很高的供电区域，如城市核心区，重要负荷密集区域等。,2.4 两联络双接线模式（电缆）,两联络双接线模式（电缆）,特点：类似于架空线路的分段联络接线模式，当其中一条线路故障时，整条线路可以划分为若干部分被其余线路转供，供电可靠性较高，运行较为灵活。适用场合：它适用于城市核心区、繁华地区，负荷密度发展到相对较高水平的区域。,2.5 不同母线出线连接开闭所接线模式,不同母线出线连接开闭所接线模式,这种接线模式实际上就是从同一变电所的不同母线或不同变电所引出主干线连接至开闭所，再从开闭所引出电缆线路带负荷（一般从开闭所出线的电缆型号比主干线电缆型号小一些）。在这里每个开闭所具有两回进线，开闭所出线采用辐射状接线方式供电。开闭所出线间也可以形成小环网，进一步提高可靠性。为了满足N1准则，当开闭所两回进线中的一回进线出现故障时，另一回进线应能带起全部负荷，这样正常运行时，每回进线应有50%的备用容量。开闭所的容量可按一回进线的安全允许容量来选择。在开闭所出线为放射状时，开闭所的出线均可满载运行。用于负荷中心距电源较远，或出线仓位、线路走廊困难时。,2.6 不同母线环网接线（三座开闭所）模式,不同母线环网接线（三座开闭所）模式,这种接线形式是指来自同一变电所不同母线或不同变电所的三条主干线，分别连接三个开闭所，每个开闭所之间均设有联络线。正常运行时，开闭所的母联均断开运行。为了提高可靠性，每条主干线留有1/3的备用容量。当一条主干线出现故障时，将其所供开闭所的两个母联都闭合，使故障线路所带的负荷平均分配到另外两条主干线。易知开闭所的容量为每条主干线容量的2/3。开闭所出线可采用辐射状接线或环网接线方式。,2.7“N-1”主备接线模式,所谓“N-1”主备接线模式，就是指N条电缆线路连成电缆环网，其中有1条线路作为公共的备用线路正常时空载运行，其它线路都可以满载运行，若有某1条运行线路出现故障，则可以通过线路切换把备用线路投入运行。,“3-1”主备接线模式,“4-1”主备接线模式,“N-1”主备接线模式,该种模式随着“N”值的不同，其接线的运行灵活性、可靠性和线路的平均负载率均有所不同，一般以“3-1”和“4-1”模式比较理想，总的线路利用率分别为67%和75%，“5-1”以上的模式接线比较复杂，操作也比较繁琐，同时联络线的长度较长，投资较大，线路载流量的利用率提高已不明显。“N-1”主备接线模式的优点是供电可靠性较高，线路的理论利用率也较高。该方式适用于负荷发展已经饱和、网络按最终规模一次规划建成的地区。,末端环网“3-1”环网接线模式,末端环网“3-1”环网接线模式,此种接线模式正常运行时每条线路各承担2/3线路负荷，并将3条线路中的1条（如线路B）按负荷均匀地分为甲、乙两段，并与其余2条线路在末端进行环网，在各联络开关房分别设立环网开环点。本接线的特点在于通过合理调整环网网架，每条线路都无需走回头路进行环网，而改在不同电源线路间进行末端环网，从而避免了较长的专用联络电缆。另外，该方式避免了两条线路满载而一条线路空载的运行情况。该模式的缺点是故障时线路之间的负荷转移较复杂，并且只适合于“3-1”主备模式，若条件具备，不失为一种较好的电缆配网接线模式。,互为备用的主备接线模式,互为备用的主备接线模式,电源二,电源一,电缆重环网接线,互为备用的主备接线模式,在该模式中，每一条馈线都在线路中间以及末端装设开关互相连接。正常情况下，每条馈线的最高负荷可以控制在该电缆安全载流量的67%。该模式相当于电缆线路的分段联络接线模式，比较适合于架空线路逐渐发展成电缆网的情况。,3 国外接线模式简介,3分段4连接方式（日本）,香港中华电力公司的典型闭环网（电缆）,新加坡环式接线（电缆）,接线模式小结,架空线路单电源线辐射接线不同母线出线的环式接线分段联络接线 电缆线路单电源线辐射接线不同母线出线的环式接线不同母线出线连接开闭所接线不同母线环网接线（三座开闭所）主备接线模式。,(三)用户的供电模式及可靠性分析,用户按电压等级的不同分为高压用户（10kV）和低压用户，从用户的角度来讲，最直接的电源来自于10kV网络(高压用户)或10kV变压器（低压用户），所以10kV变压器的接线模式，以及该变压器所处10kV网络的模式都将影响到用户的用电可靠性。在不考虑低压线路（380V/220V）的情况下，用户是否能够正常用电，取决于10kV网络以及10kV终端变压器是否正常工作。,我国原能源部制定的“城市电力网规划设计导则”规定，配电网络的供电可靠性是指设备停运时，对用户连续供电的可靠程度，应该满足“N-1安全准则”和“满足用户用电的程度”两个目标的具体规定，这些规定还不是到最终用户的N-1准则，而且在不同的网络模式及变压器接线方式下，N-1所能够达到的级别也不同。我们将从用户的角度对不同网络模式进行分析。,1 单侧电源接线方式,在单侧电源供电的配电网络中，10kV终端变压器只能够由上级某一个高压配电变电站供电，而且路径也是唯一的，所以用户也只能由一个方向电源供电。图1-a和图1-b分别给出了架空线路和电缆线路的单侧电源供电的典型方式。,图1-a 用户从辐射形架空线路取得单侧电源,图1-b 用户从辐射形电缆线路取得单侧电源,单侧电源接线方式,这种供电模式的线路简单、负载率可以较高，比较经济，但供电可靠性比较低，配电网络无法满足N-1原则实际运行中，无论是用户到上一级变电站的10kV线路任一段发生故障，还是10kV终端变压器故障都会影响到用户的正常用电。用户的停电时间是故障的处理时间。在适当加装了分段开关和分支开关的情况下，故障段到电源的分段可以在找到故障点并拉开相应分段开关或分支开关后恢复供电，这部分用户的停电时间是故障查找和隔离故障时间；故障段以后的分段和分支上用户的停电时间是故障处理时间（从发生故障到修复完成，恢复用户供电的时间）。,图1-c 用户利用架空或电缆专线取得单侧电源,这种专线供电形式虽然就用户来讲依然是单侧电源供电，但是由于无其他用户共用，线路简单，在很大程度上降低了故障发生的可能性，所以可以具有较前两种接线更高的供电可靠性。,单侧电源接线方式,以上三种接线，在用户侧均可以采取装设多台变压器的方式，进一步提高供电可靠性。图2为两台配变的接线示意图，在正常情况下，两台变压器都运行，共同承担总负荷；一台变压器故障或检修时，其余变压器的备用容量可以保证用户重要负荷或全部负荷的供电。而在前述的10kV线路故障时，用户停电还是难以避免的，用户的停电时间同前面的分析相同。,图2 用户10kV变压器多台并列接线,2 单侧电源环网接线方式,单侧电源环网接线方式相对于单侧电源的接线方式，可以满足用户对供电可靠性的更高要求。,图3-a 用户从架空单环网线路取得单侧电源,用户从架空单环网线路取得单侧电源,用户从架空单环网线路取得单侧电源接线模式，两条架空主干线路分别来自不同的高压变电站（或同一高压变电站的不同母线），通过联络开关站相互联络，两条主干线路按照负荷情况通常分为23段，正常方式下开环运行。当两条线路的任何位置发生故障时，都可以通过开关的切换，将发生故障的线路段隔离开，其他非故障段的用户可以通过联络开关向邻近段线路转移，恢复供电。故障段用户的停电时间是故障处理时间，非故障段用户的停电时间是故障查找和隔离故障时间。,用户从架空单环网线路取得单侧电源,该模式简单清晰，且能够保证10kV主干网络满足导则规定的N-1要求，但是从用户的角度来讲，用户所在的分段或分支线路以及10kV终端变压器（单台配置）故障还是无法隔离，需要忍受较长时间的停电（故障处理时间）。对于重要用户采用图2所示的多台变压器并列接线方式供电，可以在变压器故障或检修时互为备用，提高供电可靠性。正常运行时，这种模式中各条主干线路负载率应在50%左右，可以满足整条线路互倒负荷的要求，所以如果完全按照这种接线模式建设的10kV网络，能够保证上一级高压配电变电站全停情况下的用户供电。,图3-b 用户从不同母线的多条线路相互联络模式取得单侧电源,该接线模式是对手拉手接线模式的简单扩展，当一根主干线故障时，可有多条线路作为备用，但并没有提高正常运行时线路的负载率。,图 3-c 用户从多分段多联络接线模式取得单侧电源,这种接线可以将线路的不同分段上的用户负荷，同时由不同的联络方向转供，这样可以提高正常运行时线路的负载率（可达67%），充分利用线路的负载能力。,单侧电源环网接线方式,不同母线的多条线路相互联络接线模式和多分段多联络接线模式，虽然形式各异，但是从N-1的角度来讲，与单线手拉手模式所能够达到的程度是一样的，都能够保证导则要求的配电线路N-1。而从用户的角度讲，用户所在的主干线路段或分支以及10kV终端变压器（单台配置）故障时，用户还是会停电，停电的时间是故障处理时间。,图3-d 用户从电缆线路单环接线模式取得单侧电源,用户从电缆线路单环接线模式取得单侧电源,用户从电缆线路单环接线模式取得单侧电源，是较为典型的电缆接线方式，与手拉手的架空线路相比较，具有明显的优势。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，并通过开关操作恢复所有用户的供电。这种接线方式在线路发生故障时，线路上所有用户的停电时间都是故障的查找和隔离的时间。只有在终端变压器（单台配置）故障的时候，用户的停电时间是故障的处理时间。,图3-e 用户10kV变压器多台并列接线,如果在用户侧采用图3-e所示的多台变压器并联供电的方式，那么整个10kV网络以及10kV变压器都可以满足N-1的要求，为用户用电提供较高的可靠性保证。,图3-f 用户从主备供电模式取得单侧电源,用户从主备供电模式取得单侧电源,“3-1”主备模式与图3-d单环模式比较，线路的利用率相对较高（达到67%），正常方式下，两根运行线路可以满负荷工作。从用户供电可靠性方面来说则跟单环模式一样，可以做到线路中任意一段发生故障，都可以把故障隔离开，用户的停电时间是故障的查找和隔离的时间。,3 双侧电源接线方式,用户的双侧电源接线方式，使用户可以同时得到两个方向的电源，即正常方式下，双侧电源同时为用户供电，在用户侧，再配合以多台10kV变压器同时运行，保证用户得到真正的双电源。在这种供电模式下，可以满足从上一级高压配电变压器到10kV配电变压器的整个网络的N-1要求，供电可靠性很高，两条线路上任一段发生故障，都可以通过自动或人工的开关操作而保证用户的供电。,图4-a 用户以双T型接线模式分别从两条架空线路取得电源,图4-b 用户利用双放射专线取得双电源,图4-c 用户从两个电缆环网取得双电源,图5 双侧电源10kV变压器接线方式,双侧电源接线方式,图5-a、图5-b和图5-c给出了用户侧配电房的不同接线模式，几种模式都能够满足变压器等级的N-1要求。三种接线模式当中，图5-a和图5-b所示的接线模式，在一条线路或变压器发生故障时，可以通过低压的联络线或分段母线提供备用。图5-c所示的接线模式，在任意一条线路发生故障时，即可以通过高压侧也可以通过低压侧提供备用；在任意一台变压器发生故障时，则可以通过低压侧母线分段提供备用，相比较而言方式更为灵活。三种接线的变压器容量配置视低压负荷中的重要负荷的情况而定，若都为重要负荷，则两台变压器的容量应该按照每一台变压器都可以带全部负荷考虑。,图6-a 双放射开闭所供电模式,4 开闭所接线方式,图6-b 大型开闭所供电模式,图6-c用户从开闭所级联供电模式取得电源,开闭所接线方式,在这几种开闭所接线模式中，开闭所进线侧都可以满足N-1的要求，即开闭所的两回进线任意一回发生故障时，通过开闭所的分段开关投入或备用线投入仍可保证所有用户的供电。但是对于用户来讲，开闭所出线的模式又是多种多样的，可以是单射模式、双射模式，也可以是环型模式，但应与上面讲到的几种模式类似。所以开闭所出线及10kV终端变压器故障对用户的影响，可以把开闭所的每一条母线视同变电站的母线，再参照上面讲到的几种模式进行具体分析。,小结,用户供电模式：单侧电源接线方式单侧电源环网接线方式 双侧电源接线方式,
