基于单元结构的多电源双环网配电网构架分析

基于单元结构的多电源双环网配电网构架分析

高新平

新疆天富供电公司新疆石河子,832000

摘要：本文基于“环┄分┄分┄环”为单元结构的一种多电源双环网配电网构架，以此优化电缆双环网结构造成的设备利用率低、造价高等问题，及浅谈单元结构内配电网故障自愈、主站程序化网络重构等功能。

关键词：配电网结构；配电自动化；网络重构

1前言

目前我国城市10kV配电网接线方式主要采用电缆网络接线方式，电缆线路故障率低、供电可靠性高、不占用空间、不影响环境美观，是城市配电网发展必然趋势。电缆网络接线方式主要分为：双电源单环网、双电源双环网、多电源单环网、多电源双环网、双射对射式、以及闭环运行网络结构等。

城市10kV配电网中由于双电源单环网结构简单、造价低，以及可以达到“N-1”的供电可靠性效果，目前在现场有着大量的应用，但不足之处是电缆容量利用率较低，以及在电源故障急停及负荷高分期等极端条件下，造成大面积较长时间的停电，在供电可靠性上很难满足需求高的客户。本文以单元结构的多电源双环网模型就可以很好的解决上述问题，并以“环┄分┄分┄环”为单元结构优化电缆双环网结构造成的设备利用率低、造价高等问题，优化后电缆容量利用率可达67%，并且确保了不失双环网结构的高供电可靠性。

2双环网

双电源双环网接线的电源点来自不同变电站，一般采用开环运行方式。它可以为每个用户提供两路电源，并且每路电源都有两路进线，因此有着比较稳定网架结构和更高的供电可靠性，适用于城市核心区域，和对供电可靠性要求较高且电源点较为密集的区域。但其负载率为50%，设备利用率很低、造价很高。

多电源双环网如图1所示多电源双环网构架中电源点之间形成手拉手供电模式,对电源故障急停、负荷高分期造成的供电可靠性降低，有了一个保障性的改善，但从设备利用率上来看，并没有得到改善。

3单元结构的多电源双环网

单元结构主要是以电缆背插的方式并联于环网单元,对于城市负荷密集点增加了负荷出线间隔，并同时解决了环与环之间的电缆阻抗值的问题，在继电保护分辨率上有了较大的提升。单元结构采用“环┄分┄分┄环”为一个联络单元，一般在城市主线路上一个单元结构为1公里的供电距离，明显提高了设备的利用率，并基于了上述多电源双环网构架的优点，如图2所示。

4单元结构故障自愈

一个单元结构依托环网柜（分接箱）、分支开关(除与主线相连的的开关外的其他分支线路开关)可靠动作切除故障，通过各级时间级差配合，实现选择性保护模式，主要以定时限电流保护为主，如图3。所有分支线故障都有本支线开关瞬时切除，站内出线开关速断保护设置0.3S延时，H1环网柜111分段开关延时0.2S如故障1情况。

故障2情况若F2分接箱113开关瞬时未能切除故障，或发生拒动等不可抗情况，有111进线开关瞬时速断切除。

故障3情况时通过单元结构内各级时间级差配合实现故障隔离，以主站程序控制实现单元结构内的网络重构，在短时间内完成配电网自愈功能，大大的提高了配电网供电可靠性。H1环网柜112、F1分接箱111、F3分接箱111、H4环网柜111开关，一个单元内2个分段开关、2个进线开关瞬时动作完成故障隔离，并依次延时0.15S分别动作与H1环网柜、F1分接箱、F3分接箱、H4环网柜母联开关150，在0.6S的时间内完成自愈功能恢复供电。

在变电站10kV配网线路出口开关配备阶段式电流保护中电流Ⅰ段保护的电流定值时，应考虑与上级主变压器保护配合的需要，主变压器二次侧的电流Ⅱ段保护的电流整定值要大于线路出口电流Ⅰ段保护的整定值，并且要保证在主变压器二次侧母线故障时有足够的灵敏系数，一般情况下灵敏系数不低于1.3；其次10kV配网线路出口电流Ⅰ段保护的电流整定值应不大于威胁主变压器安全的短路电流值，即配电线路短路电流幅值比较大时，线路出口电流Ⅰ段保护要尽快动作切除故障，以防止短路电流产生的电动力和热效应造成主变压器绕组变形、绝缘损坏；在满足以上两点的前提下，10kV配网线路出口电流Ⅰ段保护的电流整定值要尽可能的高，实际中一般电流Ⅰ段保护的电流整定值选为母线额定短路电流的50%，而电流Ⅱ段保护的电流整定值为母线额定短路电流的60%，这样电流Ⅱ段保护对母线短路的动作灵敏系数仍有1.45。本文中站内出线开关速断保护设置0.3S延时（只是仿真数据，仅供参考），实质是将电流Ⅰ段保护退出运行，目的在于线路出口电流Ⅰ段保护在下级配电变压器及分支线路出口开关拒动、分支保险配置不合适等情况发生时，站内出线开关会越级跳闸，为了保证保护动作的选择性，考虑将电流Ⅰ段保护退出运行，采用电流Ⅱ段保护作为线路出口开关的主保护，实现各级时间级差配合，最大限度缩小停电范围。但将电流Ⅰ段保护退出运行，必须是变电站主变压器能难受大短路电流的冲击，且以较大的延时（如0.5S）切除10kV配网线路出口故障不会对主变压器造成实质性的危害。一般情况下，对于一台质量合格的主变压器来说，要能够承受幅值为25倍的额定电流、持续时间为2S的短路电流冲击，根据经验10kV配电网故障时，变电站主变压器最大短路电流都在20倍的额定电流之内，因此将电流Ⅰ段保护退出运行主变压器是完全能够承受持续时间不大于0.5S的出口短路电流的冲击。

结束语

综上所述，以环┄分┄分┄环为一个联络单元，可以很好的解决多电源双环网构架造成的设备利用率低、造价高等问题。并以各级时间级差配合实现故障隔离，以主站程序化实现网络重构，可以最大限度地减少故障停电时间、范围带来的影响，就目前配电网故障自愈发展来开，就地加主站程序智能控制是一种很好的解决方案。

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