智能電網(wǎng)基礎(chǔ)(十)配網(wǎng)接線方式
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配網(wǎng)偏于實(shí)踐,而配網(wǎng)接線方式,個人認(rèn)為是配網(wǎng)理論層面的精華。
國網(wǎng)這塊也遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上有固定成熟的成果,所以也是總結(jié)一些自己工程或者專題里的東西,僅作參考,應(yīng)該是目前諸多資料里講的比較少的。
一、配網(wǎng)接線方式概述
配網(wǎng)接線方式,說簡單點(diǎn),就是配電網(wǎng)建設(shè)的網(wǎng)架如何組織,如何才能實(shí)現(xiàn)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)榕渚W(wǎng)的量大且復(fù)雜,可靠性和居民生活息息相關(guān),所以配網(wǎng)的接線方式顯得尤為重要。
先說說國外的情況。
1)國外配電網(wǎng)接線方式
東京城市配電網(wǎng)
東京中壓配電網(wǎng)中97%為6.6kV不接地電網(wǎng),3%為22kV小電阻接地電網(wǎng)。6.6kV架空網(wǎng)供電方式采用3分段4聯(lián)絡(luò)、6分段3聯(lián)絡(luò)的方式;6.6kV電纜網(wǎng)供電方式采用環(huán)網(wǎng)的方式。在都市負(fù)荷密度高的電纜網(wǎng)地區(qū)采用中壓為22kV配電方式,接線方式有本線、備線方式和環(huán)狀供電方式以及網(wǎng)狀供電方式。
主要優(yōu)點(diǎn)在于:由于多分段多聯(lián)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性好,所以整體的經(jīng)濟(jì)效益保持在一個很高的水平;通過提高設(shè)備的安全可靠性和配電自動化系統(tǒng),極大的提升了配網(wǎng)的可靠性;配變利用率高。
新加坡城市配電網(wǎng)
在城市各分區(qū)內(nèi),變電站每兩回22kV饋線構(gòu)成環(huán)網(wǎng),形成花瓣結(jié)構(gòu),稱之為梅花狀供電模型,不同電源變電站的每兩個環(huán)網(wǎng)中間又相互連接,組成花瓣式相切的形狀,其網(wǎng)絡(luò)接線實(shí)際上是由變電站間單聯(lián)絡(luò)和變電站內(nèi)單聯(lián)絡(luò)組合而成。站間聯(lián)絡(luò)部分開環(huán)運(yùn)行,站內(nèi)聯(lián)絡(luò)部分閉環(huán)運(yùn)行。兩個環(huán)網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)處為最重要的負(fù)荷所在。
優(yōu)缺點(diǎn)在于:網(wǎng)架結(jié)構(gòu)清晰明確,電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。屬于高壓強(qiáng),中壓弱的縱向結(jié)構(gòu);任意線路出現(xiàn)故障,故障點(diǎn)兩端的負(fù)荷可實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)供,供電可靠性高;線路利用率低,線路負(fù)荷率需控制在50%以內(nèi),系統(tǒng)短路電流水平較高,二次保護(hù)配置比較復(fù)雜。
2)我國配電網(wǎng)接線方式
國網(wǎng)有這方面的規(guī)定,但是規(guī)定的很粗,很沒有針對性,每個省好像也沒有按這個來實(shí)施,所以說國網(wǎng)配網(wǎng)接線這塊一直很亂,也是如此。規(guī)定如下:
這里供電區(qū)域是根據(jù)重要性和負(fù)荷密度,分等級的,具體的接線方式下文也會提到。
我國配網(wǎng)接線方式現(xiàn)狀,以湖北為例:
110kV高壓配電網(wǎng)(綠色柱條為輻射式供電)
湖北省110kV鏈?zhǔn)浇泳€中,占絕大部分的為單鏈接線,僅有少量變電站之間形成了雙鏈接線。環(huán)網(wǎng)接線中,占絕大部分的為單環(huán)網(wǎng)接線,僅有少量變電站之間形成了雙環(huán)網(wǎng)接線。
10kV中壓配電網(wǎng)(分為電纜和架空兩類)
在A、B類供電區(qū)域,電纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以環(huán)網(wǎng)為主,架空網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以單聯(lián)絡(luò)和多聯(lián)絡(luò)為主,但能夠滿足“N-1”可靠性要求的不到50%,在C、D類供電區(qū)域,由于平均負(fù)荷密度低、變電站布點(diǎn)稀疏,中壓配電網(wǎng)以輻射式接線方式為主,結(jié)構(gòu)薄弱,部分地區(qū)線路分段能力較差。
我國的配網(wǎng)發(fā)展也是秉承電網(wǎng)發(fā)展的一些理念,比如電壓等級“強(qiáng)-弱-強(qiáng)”的理念,220kV強(qiáng),10kV強(qiáng),110kV稍弱,這也是合理的。
二、110kV配網(wǎng)接線方式
就以國網(wǎng)的供電區(qū)域劃分為例。
1)A+、A類供電區(qū)域
由于供電要求較高,一般主要有3T型接線、雙鏈?zhǔn)浇泳€、三鏈?zhǔn)浇泳€三種接線方式。
綜合比較分析
對于A、A+類供電區(qū)域,對供電可靠性和安全性要求很高,接線方式應(yīng)以保證高標(biāo)準(zhǔn)的安全可靠供電。對比雙鏈?zhǔn)浇泳€和3T型接線,3T型接線雖然經(jīng)濟(jì)性更優(yōu),運(yùn)行也更加靈活,但是在供電可靠性和安全性劣于雙鏈?zhǔn)浇泳€,無法達(dá)到足夠高的供電安全可靠性要求,所以雙鏈?zhǔn)浇泳€為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)接線方式,對于部分A+類供電區(qū)域,雙鏈?zhǔn)浇泳€亦無法滿足供電需求時(shí),可進(jìn)一步發(fā)展為三鏈?zhǔn)浇泳€。
過渡方案分析
2)B類供電區(qū)域
可靠性要求也比較高,一般主要有3T型接線、單鏈?zhǔn)浇泳€和雙環(huán)網(wǎng)、雙輻射接線這四種接線方式。
綜合比較分析
對于B類供電區(qū)域,對供電可靠性和安全性要求較高,接線方式應(yīng)具有足夠的可靠安全供電能力。在3T型、單鏈?zhǔn)?、雙環(huán)網(wǎng)、雙輻射四種典型接線方式中,雙環(huán)網(wǎng)接線方式的供電安全可靠性能夠滿足要求,優(yōu)于雙輻射接線和單鏈?zhǔn)浇泳€,且經(jīng)濟(jì)成本不高,優(yōu)于3T型接線。所以雙環(huán)網(wǎng)接線為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)接線方式。
過渡方案分析
3)C類供電區(qū)域
一般是雙環(huán)網(wǎng)接線、單環(huán)網(wǎng)接線和雙輻射接線這三種接線方式。
綜合比較分析
對于C類供電區(qū)域,需要兼顧供電安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性,應(yīng)選擇滿足一定的供電可靠安全性前提下經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的接線方式。在單環(huán)網(wǎng)、雙輻射和雙環(huán)網(wǎng)這三種典型接線方式中,雙環(huán)網(wǎng)接線雖然供電安全性和可靠性很高,但是投資經(jīng)濟(jì)性太大,一般情況下不推薦采用。在單環(huán)網(wǎng)和雙輻射這兩種典型接線方式的可靠性和安全性差別并不大,均能夠滿足基本的供電安全可靠要求。最優(yōu)接線方式的選取主要由投資建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性決定,所以在均勻分布下,適合采用單環(huán)網(wǎng)式接線;而在條狀分布下,適合采用雙輻射接線。
過渡方案分析
4)D類供電區(qū)域
一般是單環(huán)網(wǎng)接線和單輻射這兩種接線方式。
綜合比較分析
對于D類供電區(qū)域,接線方式的選取應(yīng)該以經(jīng)濟(jì)性為主,可降低對供電可靠性和安全性的要求。單輻射供電可靠性差,且不具備負(fù)荷的安全轉(zhuǎn)供能力,相對而言,單環(huán)網(wǎng)接線的經(jīng)濟(jì)成本雖然略高于單輻射接線,但是會帶來顯著的供電效益,故單環(huán)網(wǎng)接線為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)接線方式。
過渡方案分析
三、10kV配網(wǎng)接線方式
1)A+、A類供電區(qū)域
針對此供電區(qū)域的中壓配網(wǎng),一般是電纜雙環(huán)網(wǎng)和N供1備(N=3)兩種接線方式。
綜合比較分析
雙環(huán)網(wǎng)可靠性和安全性能夠?qū)崿F(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的供電安全可靠性,且經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于N供1備接線方式,運(yùn)行更加簡單可靠,故為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)接線方式。電纜線N供1備接線方式適用于極少數(shù)負(fù)荷極大的供電區(qū)域,以滿足負(fù)荷的安全轉(zhuǎn)移的要求。
過渡方案分析
2)B類供電區(qū)域
一般是電纜單環(huán)網(wǎng)、N供1備(N=3)和架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)這三種接線方式。
綜合比較分析
電纜線單環(huán)網(wǎng)的供電可靠安全性明顯優(yōu)于架空線多分段適度聯(lián)絡(luò),能夠滿足該類供電區(qū)域的供電要求,且經(jīng)濟(jì)成本也不高,便于改造擴(kuò)展、運(yùn)行難度小,故電纜線單環(huán)網(wǎng)為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)接線方式。
過渡方案分析
3)C類供電區(qū)域
一般是單環(huán)網(wǎng)和架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)、架空線雙輻射.這三種接線方式。
綜合比較分析
由于架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)和雙輻射接線的經(jīng)濟(jì)造價(jià)差別不大,但架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)具有更好的供電安全性,且運(yùn)行難以程度和改造難度更優(yōu),所以架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)接線方式。
過渡方案分析
4)D類供電區(qū)域
一般是架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)、架空線單輻射.這三種接線方式。
綜合比較分析
對于D類供電區(qū)域,雖然架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)的供電安全可靠性更高,但是經(jīng)濟(jì)成本遠(yuǎn)高于架空線單輻射接線,而且單輻射接線便于改造擴(kuò)展、運(yùn)行難度小,故架空線單輻射接線為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合最優(yōu)接線方式。
過渡方案分析
四、分布式電源接入和配網(wǎng)接線方式
分布式電源接入對配網(wǎng)接線方式有一定影響。
1)對可靠性的影響
隨著分布式電源的接入,A類場景下各接線方式的可靠性提高,具體表現(xiàn)為系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間減小,系統(tǒng)平均供電可用率提高。因?yàn)榉植际诫娫丛诠收蠒r(shí)能夠孤島運(yùn)行,繼續(xù)維持一些重要負(fù)荷的供電。
對于A/A+類、B類區(qū)域中壓配電網(wǎng),兩種接線方式下DG集中接入比DG均勻接入的平均故障次數(shù)、平均故障時(shí)間和系統(tǒng)等效停電小時(shí)數(shù)低。對于C類、D類區(qū)域中壓配電網(wǎng),兩種接線方式下DG均勻接入比DG集中接入的平均故障次數(shù)、平均故障時(shí)間和系統(tǒng)等效停電小時(shí)數(shù)低。
從可靠性提高角度來說,DG更適合與可靠性較低的接線方式配合。
對于可靠性要求較高的區(qū)域可以考慮以DG集中的方式接入電纜線路雙環(huán)網(wǎng)接線。對于可靠性要求較高的B類區(qū)域可以考慮以DG集中的方式接入電纜線路單環(huán)網(wǎng)接線以及3供一備接線,對于可靠性要求相對較低但DG接入后可靠性提高幅度大的B類區(qū)域建議DG以集中接入的方式與架空線路多分段適度聯(lián)絡(luò)接線方式結(jié)合起來。對于D類區(qū)域下可靠性要求高的區(qū)域建議以DG均勻接入架空線路多分段適度聯(lián)絡(luò)接線;對于可靠性提高角度來說,建議以DG均勻方式接入架空線路單輻射接線。
2)對經(jīng)濟(jì)性的影響
對于A類中壓配電網(wǎng),電纜雙環(huán)網(wǎng)接線的經(jīng)濟(jì)性效益較差、電纜3供一備接線的經(jīng)濟(jì)性效益較好。這是因?yàn)镈G的接入對電纜3供一備接線的可靠性效益增加大于電纜雙環(huán)網(wǎng)接線;同時(shí),DG接入對電纜3供一備接線帶來的網(wǎng)損效益大于電纜雙環(huán)網(wǎng)接線。因此A類中壓配電網(wǎng)中建議DG集中接入電纜線路的3供一備接線方式中。
對于B類中壓配電網(wǎng),電纜單環(huán)網(wǎng)接線與電纜3供一備接線的經(jīng)濟(jì)性效益較差、架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線的經(jīng)濟(jì)性效益較好。這是因?yàn)镈G接入對架空線路多分段適度聯(lián)絡(luò)接線的可靠性效益增加量大于電纜單環(huán)網(wǎng)接線與3供一備接線;同時(shí),DG接入對架空線路多分段適度聯(lián)絡(luò)接線的網(wǎng)損效益增加量大于電纜單環(huán)網(wǎng)接線與3供一備接線。因此,B類中壓配電網(wǎng)中建議DG集中接入架空線路下的多分段適度聯(lián)絡(luò)接線方式中。
對于C類中壓配電網(wǎng),電纜單環(huán)網(wǎng)接線的經(jīng)濟(jì)性效益<架空線雙輻射接線<架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線。這是因?yàn)镈G接入對架空線路多分段適度聯(lián)絡(luò)接線的可靠性效益>電纜單環(huán)網(wǎng)接線>架空線雙輻射接線;同時(shí),DG接入對架空線路多分段適度聯(lián)絡(luò)接線的網(wǎng)損效益>電纜單環(huán)網(wǎng)接線>架空線雙輻射接線。因此,C類中壓配電網(wǎng)中建議DG接入架空線路下的多分段適度聯(lián)絡(luò)接線方式中。
對于D類中壓配電網(wǎng),架空線單輻射接線的經(jīng)濟(jì)性效益>架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線。這是因?yàn)镈G接入對架空線單輻射接線的可靠性效益>架空線路多分段適度聯(lián)絡(luò)接線;同時(shí),DG接入對架空線單輻射接線的網(wǎng)損效益>架空線路多分段適度聯(lián)絡(luò)接線。
同一接線方式下,經(jīng)濟(jì)性隨變電站容量的變大而增加。DG接入后系統(tǒng)的網(wǎng)損隨著變電站容量的增加而減小;同時(shí),變電站容量的增加使DG接入后帶來的可靠性效益增加。因此,在分布式電源單位負(fù)荷造價(jià)不變的情況下,系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性變好。
各接線方式的經(jīng)濟(jì)性,隨著負(fù)荷密度的增大而提高,因?yàn)樨?fù)荷密度越高,則線路長度越短,線路投資及運(yùn)行費(fèi)用也越少;
五、配網(wǎng)自動化和配網(wǎng)接線方式
配網(wǎng)自動化對對配網(wǎng)接線方式也有一定要求,主要就是接線方式不要太多太復(fù)雜。
1)對可靠性的影響
同一種接線模式下,計(jì)及配電自動化系統(tǒng)的可靠性隨著負(fù)荷密度的增大而提高。這是因?yàn)樵谧冸娬救萘恳欢ǖ奶崆跋?,?fù)荷密度越大,供電半徑越小,從而線路的故障率越低,表現(xiàn)為可靠性越高;
加入配電自動化系統(tǒng)后,系統(tǒng)平均停電次數(shù)增加。
對于A/A+類中壓配電網(wǎng),總體上說,計(jì)及配電自動化系統(tǒng)的電纜線雙環(huán)網(wǎng)接線可靠性性能遠(yuǎn)高于電纜線N供一備接線。
對于B類中壓配電網(wǎng),總體上說,計(jì)及配電自動化系統(tǒng)的電纜線單環(huán)網(wǎng)接線與N供一備接線可靠性性能遠(yuǎn)高于架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線。
對于C類中壓配電網(wǎng),總體上說,計(jì)及配電自動化系統(tǒng)的電纜線單環(huán)網(wǎng)接線的可靠性水平高于架空線雙輻射接線高于架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線。
對于D類中壓配電網(wǎng),總體上說,計(jì)及配電自動化系統(tǒng)的架空線線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線方式的可靠性水平高于架空線單輻射接線。
2)對經(jīng)濟(jì)性的影響
同一種接線模式下,配電自動化系統(tǒng)帶來的收益成本隨著負(fù)荷密度的增大而提高。這是因?yàn)橥唤泳€方式在變電站容量一定的提前下,負(fù)荷密度越大,供電可靠性越高,獲得的可靠性效益越好。
對于A類中壓配電網(wǎng),增加配電自動化系統(tǒng)的電纜線雙環(huán)網(wǎng)接線比電纜3供一備接線獲得的經(jīng)濟(jì)性效益更好。這是因?yàn)榕潆娮詣踊到y(tǒng)的增加使電網(wǎng)自身成本增加,但各接線方式下配電自動化系統(tǒng)的自身成本基本相同;而雙環(huán)網(wǎng)下配電自動化系統(tǒng)帶來的可靠性效益高于3供一備接線。因此,電纜雙環(huán)網(wǎng)接線實(shí)施配電自動化系統(tǒng)獲得的經(jīng)濟(jì)性效益更明顯。
對于B類中壓配電網(wǎng),增加配電自動化系統(tǒng)獲得的年均效益:電纜線3供一備接線<電纜線單環(huán)網(wǎng)接線<架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線。因此,B類中壓配電網(wǎng)架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線實(shí)施配電自動化系統(tǒng)獲得的經(jīng)濟(jì)性效益更明顯,可以優(yōu)先對其進(jìn)行配電自動化系統(tǒng)的改造。
對于C類中壓配電網(wǎng),增加配電自動化系統(tǒng)獲得的年均效益:架空線雙輻射接線<電纜線單環(huán)網(wǎng)接線<架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線。因此,C類中壓配網(wǎng)架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線可以優(yōu)先對其進(jìn)行配電自動化改造。
對于D類中壓配電網(wǎng),增加配電自動化系統(tǒng)獲得的年均效益:架空線單輻射接線<架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線。因此,D類中壓配電網(wǎng)架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)接線可以優(yōu)先對其進(jìn)行自動化改造。
(審核編輯: 智匯張瑜)