江苏示范区配电网供电安全标准及典型接线模式调查研究1108.doc

目录江苏省电力公司2013年 调查研究报告之江苏示范区配电网供电安全标准及典型接线模式研究（2013年11月）发展策划部内容摘要：项目研究首先调研了国内外发达城市的配电网接线模式及供电安全标准，并与江苏省现状进行对比分析。然后分别从线路分段情况、A负荷组用户数、导线型号、导线长度、负荷密度、负荷分布，共6个角度详细分析影响供电可靠性与供电安全标准的因素及影响程度。提出各种接线模式与载荷能力关系对照表，确定满足供电安全标准的边界条件。最后结合供电安全标准、供电可靠性水平与投资经济性，提出差异化接线模式优选方法，从而满足在不同需求与可靠性目标下的接线模式选择方案，主要包括：确定投资规模条件下的接线模式选择、在确定可靠性水平条件下的接线模式选择、综合考虑供电可靠性与投资经济性最优下的接线模式选择。5江苏示范区配电网供电安全标准及典型接线模式研究目录第一章 项目背景11.1 项目背景、意义11.2配电网接线模式研究现状21.3架结构不合理带来的主要问题31.4理论研究基础41.5主要影响因素6第二章 国内外典型接线模式调研92.1 国外配电网网架结构概况92.1.1巴黎配电网网结结构92.1.2新加坡配电网网结结构132.1.3东京配电网网结结构172.2 国内配电网网架结构概况202.2.1北京配电网网架结构202.2.2上海配电网网架结构232.3 国内配电网典型接线模式242.3.1架空线路接线模式242.3.2 电缆线路接线模式282.4 本章小结31第三章 供电安全标准调研333.1 供电安全标准的定义：333.2 研究范围与内容333.2.1 国内外安全标准对比333.2.2 供电安全标准差异化定量分析343.3 现有供电安全标准343.3.1 英国P2/6标准343.3.2 国家电网公司Q/GDW 1738-2012供电标准373.3.3 扬州地区供电安全示范标准393.4 安全标准对比41第四章 供电可靠性影响因素分析444.1 分析条件444.1.1接线模式选择444.1.2接线模式选择444.2 分段情况对供电可靠性的影响454.2.1计算条件454.2.2各种接线模式不同分段情况可靠性分析454.2.3线路最优分段情况优选474.2.4分段灵敏度分析504.3 用户数对供电可靠性的影响524.3.1计算条件524.3.2各种接线模式装接用户数可靠性分析534.3.3考虑配出负荷故障时装接不同用户数可靠性分析544.3.4用户接入系统的位置对可靠性分析564.4 负荷密度对供电可靠性的影响594.5 不同负荷密度地区供电可靠性水平614.5.1计算条件624.5.2可靠性评估结果624.6 本章小结64第五章 供电安全性影响因素分析675.1分析条件675.2电缆单环网675.2.1基本分析675.2.2分析结论685.3电缆双环网685.3.1基本分析685.3.2电缆双环网接线2+2分段695.3.3电缆双环网接线2+3分段705.3.4电缆双环网接线3+3分段715.3.5电缆双环网接线分段分析结论725.3.6负荷分布对电缆双环网接线安全性的影响分析结论725.4架空线单联络接线735.4.1基本分析735.4.2分析结论745.5架空线两联络接线745.5.1基本分析745.5.2架空线两联络接线分段745.5.3架空线两联络接线分段分析结论755.5.4负荷分布对架空线两联络接线安全性的影响分析结论765.6架空线网格接线765.6.1基本分析765.6.2架空线网格接线分段分析775.7分析结论78第六章 基于可靠性经济性的接线模式差异化优选806.1 经济性优化条件806.1.1设备综合造价806.1.2经济性条件816.2 接线模式差异化优选方法836.2.1可靠性与经济性相协调理论836.2.2可靠性经济性评估方法846.2.3 中压配电网投资模型876.3 基于可靠性经济性的接线模式差异化优选906.3.1确定投资条件下的接线模式优选906.3.2确定供电可靠性目标下的接线模式优选936.3.3可靠性经济性协调的接线模式优选946.4 案例分析1016.4.1架空线多分段单联络接线模式1026.4.2架空线多分段两联络接线模式1036.4.3架空线网格式结构接线模式1046.4.4电缆线单环网接线模式1056.4.5电缆线双环网接线模式1066.4.6不同母线接线接开闭所模式1066.4.7负荷密度为6MW/km2下各种典型接线模式优选107第七章 供电安全标准综合分析1117.1接线模式和载荷能力关系表1117.2接线模式与供电可靠性关表1127.3接线模式与投资关系表1137.3.1接线模式与投资关系计算表1137.3.2接线模式与投资简化表1157.4供电安全标准综合案例1187.4.1供电安全标准校核118第八章 主要结论1208.1项目研究目标1208.2供电安全标准与接线模式调研1208.2.1接线模式调研1208.2.2供电安全标准校核1218.3供电安全标准与接线模式影响因素1218.4供电安全标准校核1238.5接线模式差异化优选1248.5.1确定投资条件下的接线模式优选1248.5.2确定供电可靠性目标下的接线模式优选1258.5.3可靠性经济性协调的接线模式优选1258.6供电安全标准及接线模式差异化优选方法126第一章 项目背景1.1 项目背景、意义电力网络是电力系统中除发电设备和用电设备以外的部分，包括变电、输电、配电3个环节，可以简单地描述电源与负荷的连接关系。电力网络中，要考虑不同电压等级电网拓扑以及相互间的配合关系，这就是网架结构问题。在现有的电力网络中网架结构不能很好地满足国民经济和用电负荷快速发展的需要，需要构建适应经济发展和面向未来的电力网络。向下，电力网络直面负荷，与负荷密度、负荷大小和负荷的可靠性需求密切相关；向上，电力网络承接电源，与电能传输及运行安全性紧密关联。因此，应该从电力网络的全局出发，综合全面地、相互关联地协调合理的优化电网网架结构。配网规划工作中，接线模式的选择不仅牵涉到电网建设的经济性和可靠性，而且对于整个电力工业的发展和用户的发展有重要的影响，对提高规划水平和质量、提高电网可靠性和适应能力十分重要。尤其是在地区负荷增长迅速的地区，此外新建开发区的负荷密度饱和值可能会与周边地区的现状负荷密度存在较大差异，因此相对应的现阶段接线模式也可能有所不同，需要充分考虑接线模式的过渡方案。随着对电网供电可靠性需求的不断提高，配电网接线模式选择的重要性和必要性日益突出，但在当前配网规划过程中，由于规划人员的精力限制，配网接线模式通常按照规划区域周边电网情况选取，很少进行相关的论证，配电网接线模式的合理选择并未得到应有重视。同时近年来，随着我国城市经济的快速发展和城市建设、电力用户对电力供应的数量和质量的要求也日益提高。而目前我国大部分地区配电网接线模式的选择不能与经济发展和城市建设相适应，阻碍了配电网的发展，使我国配电网普遍比较薄弱，这些问题随着城市负荷的快速增长变得日益突出，不仅给电力部力部门和众多的电力用户造成了巨大的经济损失，而且影响了人民的生活质量。因此，对目前我国配网中的各种网络接线模式的定量经济技术比较计算，从而得出一些规律性的结论非常必要，并且意义重大。1.2配电网接线模式研究现状目前国内外有关配电网的供电模式很多，在配电网规划、建设及改造过程中，选择具体的配电网网架结构须考虑供电可靠性、操作安全性、运行灵活性、节省基建投资、运行费用低、并留有发展余地等基本要求。配电网网架结构的确定作为配电网设计的主体，还应该根据区域的经济状况和负荷情况合理选择并具体确定。毫无疑问，供电模式的选择与很多因素密切相关。目前大部分的规划研究很难把网络供电模式结合进去一起研究，有关供电模式的优劣主要是定性的分析，以及除了技术上的因素外靠一些规划人员在经验基础上积累起来的个人偏爱进行的供电模式的选择或是对各种接线模式进行定性分析，这些接线模式的选择现状主要是缺乏系统的基于科学计算的量化分析比较。1.3架结构不合理带来的主要问题目前我国配电网网架结构不合理带来的主要问题有：（1）设备利用率低：至2010年我国10kV供电负荷为2.07亿kW；10kV配变台数313.8万台，容量5.17亿kVA，配变平均负载率为42%；有10kV线路条数19.08万条，按线路载流量500A计算，线路平均负载率约为22%。（2）线路损耗较大：近年来我国输配电网线路损耗呈逐年下降趋势，但仍保持在7%以上。而2000年日本输配电网线路损耗为5.6%；2000年德国输配电网线路损耗为4.9%；1995年美国输配电网线路损耗为5.6%。与发达国家比我国线路损耗仍有进一步下降的空间，线路损耗中10kV线路损耗占整个电网损耗的50%以上，因此通过改善配电网结构，优化供电负荷可以有效的降低网损。（3）供电可靠性较低：目前我国10kV配电网呈辐射状电网结构，即使形成环网也是开环运行，电网最多只能从结构上满足“N-1”的要求，在线路故障时，供电可靠性较低。（4）网架结构复杂目前我国10kV配电网接线模式有架空线的单辐射接线、手拉手接线、三回馈线环式接线、两分段两联络接线等；电缆线路有单辐射接线、单环网接线、两供一备接线、“N-1”接线和双环网接线等，接线模式众多，且形成的网架结构比较复杂，为配电网规划、建设、改造、调度等工作都带来很大困难。1.4理论研究基础本文接线模式研究的基础是可靠性与经济性相协调的理论。可靠性与经济性相协调，研究的是电力系统可靠性水平与经济效益之间的合理关系，以及投资与提高电力系统可靠性水平间的关系，包括缺电和停电损失的估计、典型重大电力系统事故调查分析、可靠性投资与可靠性效益分析等方面内容。供电可靠性和经济性是配电网电压等级序列与网架结构优化所要考虑的两个重要技术经济指标。可靠性和经济性具有对立性，一般来说，高可靠性需要通过高投入换来。然而，如果考虑供电可靠性所带来的经济价值，供电可靠性与经济性又具有统一性。因此，如何协调地合理地对供电可靠性和经济性进行综合考虑，成为配电网电压等级及网架结构优化的基础理论问题。提高供电可靠性往往需要增加投资成本，而降低投资成本也往往带来供电可靠性的下降，因此，高供电可靠性与低投资成本是一对矛盾。有效化解这对矛盾，需要采用可靠性成本/效益分析（Cost/BenefitAnalysis）的优化办法，确定获得总成本最低的电压等级序列或网架结构优化方案。电网可靠性成本是供电企业为使电网达到设计的可靠性水平而需增加的电网建设投资和电网年运行维护费用；可靠性效益是电网达到一定供电可靠性水平而使用户获得的效益。在成本/效益分析法中可靠性效益用缺电成本来表示，即由于电力供给不足或中断引起用户缺电、停电而造成的经济损失。可靠性成本/效益分析曲线如图1-1所示。图1-1可靠性成本/效益分析曲线当投资成本曲线斜率与可靠性边际缺电成本曲线斜率大小相等、方向相反时，总成本最低，为图中的Tm点，这时所对应的可靠性水平Rm为最佳可靠性水平。如果电网投资不足，设可靠性成本对应于投资成本曲线上的A点，则相应的供电可靠性水平为R1，可靠性低于Rm，结果导致缺电成本为曲线上的B点，边际总成本T1高于Tm；若电网投资过高，设为缺电成本曲线上的C点，虽然相应的供电可靠性水平R2高于Rm，但投资成本的增加（D点）导致边际总成本T2仍然高于Tm。1.5主要影响因素1.内部影响因素（1）负荷需求增加负荷需求变化是影响配电网电压等级选择的重要因素，合理的电压等级序列应能适应未来几十年甚至饱和负荷阶段的经济社会发展需求。饱和负荷密度和未来的负荷增量空间是衡量供电区域负荷发展的主要指标，同时也是进行电压等级序列优化和网架结构优化的主要判断依据。按现阶段区域发展程度的不同，分为新区、建成区及混合区。新区一般为经济开发区、居住区和商业区。以经济开发区为例，电力负荷发展的特殊性是：缺乏负荷发展的相关原始数据，即使有些数据，也往往由于用地性质的变化而失去了对负荷预测的价值；对电力供应的质量要求一般较高，要求相应的配电网具有很高的供电可靠性。与整个城市的建设速度相比，新区的建设往往更快。在这种情况下，配电网电压等级配置需要按照饱和负荷密度进行配置。建成区一般位于城市的中心区，基础设施建设完善，一般不再有大规模的土建项目。建成区负荷发展处于自然增长的状态，用地性质短期内不发生大的改变，土地走廊资源受到限制，对供电质量要求一般较高。因此，建成区电压等级序列和网架结构需要结合建成区负荷发展特点及城市资源限制情况进行配置。混合区包含了以上两种发展程度的用地，因而其电压等级序列和网架结构配置方案既要按满足饱和水平的负荷密度进行配置，又要考虑城市资源的限制情况。（2）负荷用电结构变化随着经济社会的快速发展，我国工业的国际影响力和市场竞争力不断增强，企业规模不断扩大，三产和居民用电比例不断上升，电网的用电结构发生很大变化。城市大型宾馆、酒店、商场、商务办公楼以及高层住宅迅速增长，报装容量不断提高；同时大工业、商业用户等大负荷容量不断增加。对于此类用户，若继续沿用目前配电网电压等级序列供电，将占用大量城市资源和走廊通道资源，这种问题在我国经济发展水平较高、土地资源稀缺的城市中心地区已经比较突出。2.外部影响因素（1）土地资源随着城市化和工业化进程的加快，城市土地资源越来越紧张，电网建设用地也愈加紧缺，尤其在经济发达、人口密度大的中心城区，变电站站址以及输电走廊获取困难的问题越来越突出，很大程度上制约了电网的发展，协调电压等级序列与优化网架结构是解决该问题的有效手段。（2）政府政策长远看来，协调电压等级序列与优化网架结构符合我国节能降耗、建设“两型”社会的战略方针，但在电网新建和改造过程中必将面临一些问题，例如资金筹措、土地征用、电价制定、用户政策、标准规范等，这些都需要依靠政府制定相应的配套政策。（3）经济发展从各国电网发展的实践，特别是经济发展较快的国家来看，电网建设一般都超前于经济发展。应根据国家或地区的发展规划，制定好电网发展规划，逐步向合理的电压等级序列和网架结构过渡。同时电网建设、改造也应避免过于超前，造成经济浪费。127第二章 国内外典型接线模式调研目前国外一些大城市配电网网架结构建设多形成环状网架结构，其中典型的有法国巴黎、新加坡等地区，均采用环状网架结构，开环运行的方式，并增加快速切换装置。该网架结构有效的增加了配电网互供能力、提高了供电可靠性及设备的利用率。目前国内配电网网架结构较为复杂，接线模式也多种多样，如果区分电缆线路和架空线路接线模式有十几种，架空线路主要有：单电源线辐射接线、单环网接线模式、不同母线三回馈线的环式接线和分段联络接线。电缆接线主要有：单电源线辐射接线、单环网接线模式、两联络双接线、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）、“4-1”主备接线模式、“4-1”主备接线模式。但由于各地区电网规划和运行水平不同，目前国内许多城市接线模式比较混乱，联络复杂。本章将对国内外典型接线模式进行详细介绍。2.1 国外配电网网架结构概况2.1.1巴黎配电网网结结构1巴黎配电网网架结构巴黎过去市区电网比较复杂，经过20年的梳理改造，简化了电压等级序列，配电网采用20kV为供电电压等级，形成了以多方向互联的环状电网结构，取得了卓有成效的成绩。巴黎电网有三层环状电网结构，外围由400kV输电网和225kV配电网形成两层环状网架结构，市区由20kV配电网形成环状网架结构为低压用户供电。其中225kV作为高压配电网，由36座225/20kV变电站构成，并呈辐射状深入负荷中心。巴黎电网环状网架结构如图2-1所示。图2-1巴黎电网环状网架结构巴黎在20世纪60年代开始20kV电网升压改造，90年代初完成。目前巴黎的配电网中的36座225/20kV变电站为三个20kV环路供电，如果在一个225kV线路上出现停电，可以从临近的变电站恢复供电。巴黎20kV配电网环状电网结构示意如图2-2（a）、2-2（b）所示。图2-2(a) 巴黎20kV配电网环状电网结构示意图2-2（b） 巴黎20kV配电网环状电网结构示意巴黎20kV配电网中主干线网架使用4×6=24条20kV电缆与一个变电站相连，因此，可以确保225kV变电站在停电时的供电可靠性。每个20/0.4kV低压变电站都有2回20kV进线，在进线故障的时候自动切换。每条20kV馈线可由两个225kV变电站供电，20kV馈线出现故障，在自动切换装置动作时客户会有1秒的停电；若225kV变电站故障，在12分钟内远方手动切换恢复供电。因此电网在不采取复杂保护或自动化设备的情况下也可以提高供电可靠性。巴黎城市配网这种供电网结构首末两端都带电源，双路电源供电运行，中间配置可远方控制的分段开关，中/低压负荷从两条并行供电线路同时取电，通过自动切换装置实现备用电源切换。这种供电方式供电可靠性SAIDI指标可以做到小于15分/户.年。巴黎城市配网电网结构如图2-3所示。图2-3 巴黎城市配网电网结构一般城市配网中采用如下图所示的闭环设计开环运行的手拉手供电网结构，包括11000条出线,70000km。这种供电网结构首末两端都带电源，每回出线中间配置34个可远方控制的分段开关，中/低压负荷站采用如图接线方式也具有故障分段的能力，开关上都安装故障指示器，当出现故障时通过故障指示器快速定位故障，远方操作分段开关，实现快速故障隔离和网络重构。这种供电方式供电可靠性SAIDI指标可以做到小于30分/户.年。巴黎一般城市配网电网结构如图2-3所示。图2-4 巴黎一般城市配网电网结构2巴黎配电网供电可靠性巴黎2004年供电可靠性指标SAIDI如图2-5所示，其中区域 1是人口数小于1万人的小城镇，SAIDI<2小时，供电可靠率（RS-1）为99.977（对应我们的农网）；区域4是人口数超过10万人的城市中心区，SAIDI<30分，供电可靠率（RS-1）ASAI为99.994（对应我们的中心城区）。巴黎2007年供电可靠率ASAI为99.998%，SAIDI为10min。图2-5巴黎2004年低压用户的供电可靠性指标SAIDI2.1.2新加坡配电网网结结构1新加坡22kV配电网络新加坡配电网环状电网结构是由同一变电站每两回22kV馈线构成环网，在不同电源变电站的每两个环网中间又相互连接，形成相切的形状。其网架结构实际上是由变电站间单联络和变电站内单联络组合而成。站间联络部分采用开环运行方式，站内联络部分采用闭环运行方式。新加坡配电网环状电网结构如图2-6所示。图2-6新加坡配电网环状电网结构22kV配电网络采用环网连接、并联运行模式（Ring）；每个环网并联运行的两路电源来自同一个66kV上级电源点；每个环网的第三路备用电源来自不同的66kV上级电源点；每个环网的供应负荷应控制在15MVA以内。80年代中期，新能源电网22kV配电网络采用环网连接、开环运行模式。当时外力破坏严重，电缆接头施工工艺差，电缆故障频繁，加之新加坡正处于经济增长期，电子行业迅速崛起对电能质量提出了很高的要求。迫于社会的呼声和政府的压力，新能源开始实施22kV电网改造，具体原则为：花瓣型网络的电缆截面均按300mm2考虑，以增强网络的拓展性和可适应性，并为今后的改造、割接创造条件；每个花瓣型网络引入第三个电源点，供电可靠性大大增加；每个花瓣的容量按80%考虑，确保了网络的健康运行水平；网络改造从对供电可靠性要求特别高的区域开始进行且成片实施，确保“花瓣”的一次建成。22kV配电网络改造自80年代中期开始实施，至90年代初期完成。新加坡梅花状网架结构如图2-7所示。图2-7 新加坡梅花状环网网架结构2新加坡6.6kV配电网络6.6kV配电网络采用环网连接、开环运行模式（Mesh），每个环网的两路或三路电源来自不同的22kV上级电源点；每个环网的供应负荷控制应在4.5MVA以内（环网的始端电缆为铜芯电缆）或3.5MVA（环网的始端电缆为铝芯电缆）；每个环网中串接的配电站数量应控制在8个以内。新加坡6.6kV配电网架结构如图2-8所示。图2-8 新加坡6.6kV配电网架结构3新加坡配电网供电可靠性从新加坡电网供电可靠性的发展趋势可以看出，新加坡电网在19931994年应用的环网运行技术，直接导致平均停电时间由27.4分钟减少到10.7分钟。而在2003/2004年间投入状态监测和状态检修技术后，平均停电次数从0.1次/户降低至0.04次/户。新加坡配网的供电可靠性较高，至2011年新加坡电网供电可靠性指标ASAI已达到99.999941%、SAIDI为0.31min。1998 2011年新加坡电网系统平均停电持续时间SAIDI 变化情况如图2-9所示。图2-9 1997 2011年新加坡电网系统平均停电持续时间SAIDI变化情况2.1.3东京配电网网结结构东京电力公司的供电范围基本以东京市为中心，半径为150公里的区域，负荷约占全日本负荷的35%，其中，市区、多摩地区、琦玉、手叶、神奈川负荷约占东京电力公司负荷的75%。因此，东京电力系统网架是以上述地区为中心结构，在距离东京市区50公里左右的地区，围绕东京湾形成500kV双外环网和以辐射状接入市内275kV环型网状结构。东京配电网供电模式的特点是：配电网中97%为6kV不接地电网，3%为20kV小电阻接地电网。6kV架空网供电方式采用3分段4联络、6分段3联络的方式，6kV电缆网供电方式采用环网的方式；负荷密集区采用20kV电缆网供电方式。1东京22kV配电网络（1）常备用电缆网（“N-1”下有短暂停电时间，通过配电自动化切换），东京常备用电缆网如图2-10所示。图2-10 东京常备用电缆网（2）单环电缆网（Loop，并列运行，“N-1”下没有短暂停电时间，配电站出线负载率水平控制在50），东京单环电缆网如图2-11所示。图2-11 东京单环电缆网（3）点网络电缆网（SNW，并列运行，“N-1”下没有短暂停电时间，配电站出线负载率水平控制在67），东京点网络电缆网如图2-12所示。图2-12 东京点网络电缆网（4）多分段多联络架空网（“N-1”下有短暂停电时间，通过配电自动化切换），东京多分段多联络架空网如图2-13所示。图2-13 东京多分段多联络架空网2. 东京6.6kV配电网络（1）环网连接、开环运行电缆网络（“N-1”下有短暂停电时间，通过配电自动化切换）（2）多分段多联络架空网（“N-1”下有短暂停电时间，通过配电自动化切换）东京配电系统3分段4连接方式如图2-12所示。图2-10东京配电系统3分段4连接方式3东京配电网供电可靠性1982年东京供电可靠性指标ASAI为99.99315%、SAIDI为36分。1986年东京电力公司开始采取配网自动化措施，之后供电可靠性指标ASAI进一步提高。至2009年东京电力公司可靠性指标ASAI为99.999618%、SAIDI为2min。2011年日本受“3·11”地震的影响可靠性突然下降，因此我们暂不做参考。东京电力公司历年可靠性变化曲线如图2-11所示图2-11 东京电力公司历年可靠性变化曲线2.2 国内配电网网架结构概况2.2.1北京配电网网架结构目前北京中压配电网网架结构较为复杂，接线方式也较多，具体分为架空线接线模式和电缆线接线模式分别介绍。1架空线路结构架空线路主要应用在D类区域，以及无电缆线路要求的C类区域。中压架空线路的接线方式一般采用环网接线开环运行方式和单放射方式。环网接线的架空线路运行电流一般应控制在长期允许载流量的2/3以下，预留转移负荷裕度。（1）架空线路采用环网接线开环运行方式，线路多分段、适度联络，分段与联络数量根据用户数量、负荷性质、线路长度和环境等因素确定。每一分段的负荷容量可控制在70120A，联络一般设置3个以内。优先采取线路尾端联络，逐步实现对线路大支线的联络。（2）架空线路单放射方式仅适用于负荷密度较低的、缺少变电站电源点的地区，但同站线路之间应进行联络。2电缆线路结构电缆线路主要适用于A类、B类区域，C类区域优先选用。另外，繁华地区、重要地段、主要道路、高层建筑区等及城市规划中有特殊要求的地区，以及狭窄街道和架空线路走廊难以解决的地区采用电缆线路供电。根据用户负荷性质、容量、路径等情况，中压电缆线路的接线方式一般为双射接线、单环接线和双环接线方式等。A类、B类地区由电缆双射网逐步发展为电缆双环网供电，进一步提高供电可靠性；A类地区和部分B类地区在“十二五”规划期内实现配网自动化。（1）单环网接线方式电缆单环接线一般从开闭站接出，该方式适用于电缆化区域容量较小的用户，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。正常开环运行，线路负载率不宜超过50%，北京电缆线路单环网接线方式如图2-12所示。图2-12 北京电缆线路单环网接线方式（2）双环网接线方式双环网四路电源来自同一供电区域的两座变电站或两座开闭站的不同段母线，北京电缆线路双环网接线方式如图2-13所示，这种接线方式线路负载率不宜超过75%。电缆双环网接线适用于重要用户供电，可随电缆网改造逐步完善实现。图2-13北京电缆线路双环网接线方式（3）对射线接线方式自不同方向电源的两个变电站（或两个开闭站）的中压母线馈出单回线路组成对射网接线方式，一般由改造形成。北京电缆线路对射线接线方式如图2-14所示。图2-14北京电缆线路对射线接线方式2.2.2上海配电网网架结构目前，上海10kV架空网络采用多分段多联络接线方式、不同母线连接开闭所接线；10kV电缆网络一般采用环网接线方式、不同母线连接开闭所接线。经过多年的建设，上海城区中压架空线路和电缆线路已经很少采用单电源辐射的接线模式。上海各地块实用的配电网接线方式如表2-1所示，上海电缆线路接线方式如图2-15所示。表2-1 上海各地块实用的配电网接线方式区位用地性质电缆线路架空线路中心城区金融贸易专线直供不同母线接开闭所接线高档公寓不同母线接开闭所接线不同母线出现的环网接线一般居住不同母线出现的环网接线多分段多联络接线商业贸易不同母线出现的环网接线多分段多联络接线城市郊区传统工业不同母线出现的环网接线多分段多联络接线不同母线接开闭所接线高新技术不同母线接开闭所接线不同母线出现的环网接线集镇中心不同母线出现的环网接线多分段多联络接线一般居住多分段多联络接线农村不同母线出现的环网接线图2-15上海电缆线路接线方式2.3 国内配电网典型接线模式目前国内配电网网架结构较为复杂，接线模式也多种多样，如果区分电缆线路和架空线路接线模式有十几种，架空线路主要有：单电源线辐射接线、单环网接线模式、不同母线三回馈线的环式接线和分段联络接线。电缆接线主要有：单电源线辐射接线、单环网接线模式、两联络双接线、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）、“4-1”主备接线模式、“4-1”主备接线模式。 2.3.1架空线路接线模式1、单电源线辐射接线单电源线辐射接线（以下简称单辐射接线）适用于城市非重要负荷和郊区季节性用户。它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。单电源线辐射接线模式如图2-16所示。图2-16 单电源线辐射接线模式（架空线）2、单环网接线模式单环网接线模式（又称手拉手接线）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。单环网接线模式如图2-17所示。图2-17 单环网接线模式（架空线）3、多分段多联络接线这种接线模式，通过在干线上加装分段开关把每条线路进行分段，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，提高了供电可靠性。这种接线每条线路应留有1/3或1/4的备用容量。与单环网接线模式和不同母线三回馈线的环式接线模式相比，分段联络的接线模式提高了架空线的利用率（两分段两联络的导线利用率由50%提高到67%），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，但须注意要在不同变电所的出线或同一变电所的不同母线出线间建立联络。多分段两联络接线模式如图2-18所示，多分段三联络接线模式如图2-19所示。图2-18 多分段两联络接线模式（架空线）图2-19 多分段三联络接线模式（架空线）4、网格式结构接线模式网格式结构接线模式如图2-20所示。图2-20 网格式结构接线模式（架空）2.3.2 电缆线路接线模式1、单环网接线模式与架空线的单环网接线模式一样，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两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以提高供电可靠性。单环网接线模式（电缆）如图2-21所示。图2-21 单环网接线模式（电缆）2、双环网接线模式这种接线类似于架空线路的分段两联络接线模式，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。它适用于城市核心区、繁华地区，以及负荷密度发展到相对较高水平的区域。双环网接线模式（电缆）如图2-22所示。图2-22 双环网接线模式（电缆）3、不同母线出线接开闭所接线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N-1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，所有出线均可满载运行。该种接线用于负荷中心距电源较远，或出线较多、线路走廊困难的情况。不同母线出线接开闭所接线模式如图2-23所示。图2-23 不同母线出线接开闭所接线模式（电缆）6、“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。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“4-1”模式比较理想，总的线路利用率为67%。“4-1”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。4-1”主备接线模式（电缆）如图2-24所示。图2-24 “4-1”主备接线模式（电缆） “4-1”环网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2）按负荷均匀的分到其他两回线路上，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的网架，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“4-1”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。2.4 本章小结建设坚强的电网网架结构，是保证电力系统安全、可靠的进行电力输送和电力供应的基础；是满足能源大规模优化配置，提高资产利用率的先决条件。长期以来，我国电力系统“重发轻供不管用”，导致目前的电网网架结构相对薄弱，尤其是配电网更是存在着网架结构复杂、供电可靠性低、线路损耗高等诸多问题。为了提高供电可靠性、降低线路损耗和保证供电质量，借鉴巴黎、新加坡等地区中压配电网闭环运行的成功经验，应该在配电网逐步优化网络结构、实施闭环运行结构。第三章 供电安全标准调研3.1 供电安全标准的定义：供电安全标准规定了不同电压等级配电网单一元件故障停运后，允许损失负荷的大小及恢复供电的时间。配电网供电安全标准的一般原则为：接入的负荷规模越大、停电损失越大，其供电可靠性要求越高、恢复供电时间要求越短。3.2 研究范围与内容3.2.1 国内外安全标准对比供电安全标准规定了不同电压等级配电网单一元件故障停运后，允许损失负荷的大小及恢复供电的时间。配电网供电安全标准的一般原则为：接入的负荷规模越大、停电损失越大，其供电可靠性要求越高、恢复供电时间要求越短。供电安全标准规定得越严格，系统可靠性水平越高。世界上最著名的供电安全标准是英国电力委员会颁布的Engineering Recommendation P2/6标准。在我国，国家电网公司在Q/GDW 1738-2012配电网规