专利名称：城市中压配电网互联式结线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流配电网络系统，特别是一种城市中压配电网互联式结线系统。
我国许多城市中压配电网采用单环网结线方式，一般情况下，架空线与电缆线路混合使用，架空线的总长度一般大于电缆总长度，其基本结线如附
图1所示，正常时在开闭所开环运行，发生故障后，需要进行倒闸操作恢复供电，一般需要几小时时间。开环运行的单环网，电缆运行率仅为50％。经过多年城网改造后的城市电力架空走廊已越来越少，随着城市电力负荷密度的不断增加和高密度负荷区的出现，大量使用电缆线路是必然趋势，同时，大量电缆在市区道路上布局又非常困难。单环网中的电缆运行率太低，闲置的资产数额非常巨大，如何对单环网结线方式进行改造，提高电缆运行率，是摆在城市中压网配电系统建设方面的迫切任务。
有鉴于此，本发明的目的，乃是提供一种取消联络型开闭所和提高电缆运行率的能大量节约电网建设投资的城市中压配电网互联式结线系统。
本发明的解决方案是，以甲、乙、丙三个变电站之间的甲至乙和乙至丙两条中压线为结线单元，这两条中压线既可以是由电缆线与架空线相混联组成，也可以是一根单独的电缆线组成；甲至乙和乙至丙这两条中压线的两端分别与甲、乙、丙三个变电站内的断路器的出线端相连，这两条中压线的线路上依次串接有若干个环网开关。
具有上述结线方式的本发明，在正常工作状态下，甲和丙两变电站的断路器均合上，而乙变电站的断路器和该断路器至丙变电站中压线路上第一个环网开关断开。在异常情况下，当甲变电站停电时，该站断路器跳闸，此时可合上乙变电站断路器，甲至乙中压线路即恢复供电；当乙变电站停电时，该站断路器依然断开，因乙变电站在正常情况下也并未送电，因此，甲至乙和乙至丙这两条中压线路的供电照常由甲和丙这两变电站供电而不受影响；而当丙变电站停电时，该站断路器断开，经操作，可分别将乙至丙中压线上原已断开的第一个环网开关和乙变站的断路器合上，乙至丙中压线路即可恢复供电。
本发明的结线系统采用甲、乙、丙三变电站之间的甲至乙和乙至丙两条中压线路为基本结线单元，两条中压线路或者采用电缆线与架空线混联，或者只有电缆线而无架空线，并且取消了单环网结线方式中的联络型开闭所，经理论推导证明，本发明结线系统的可靠性、变压器运行率、配出容量和可接入配电变压器容量，在同等条件下与现有单环网结线方式相同，均可达到我国能源部、建设部1993年颁布的《城市电力网规划设计导则》(以下简称《城网导则》)的要求。而本发明结线系统的电缆和架空线均在经济状况下运行，尤其是电缆运行率近似等于100％，从而节约了大量的电缆线路，此发明若向省内、网局内和全国城市逐步推广，其经济效益和社会效益是巨大可观的。
下面结合附图和实施例对本发明加以进一步详细说明。
图1为我国城市现有中压配电网采用单环网结线方式的原理结线示意图；图2为本发明城市中压配电网采用互联式结线系统的一种原理结线示意图3为依据图2本发明原理结线示意图以110/10KV、2×3.5万KVA变电站为实施例的一种更为具体的结线示意图；图4为中压配电网规划设计时线路电流密度与供电半径之间的函数关系曲线图；图5为本发明以图3为实施例的变电站与该座变电站采用图1单环网结线方式时的经济技术指标对比图。
参见图1，单环网结线方式的特点是，110/10KV甲变电站母线上的10KV断路器A下连两根YJU-240电缆，然后与一条10KV、LJ—240铝线线路相联至开闭所，此为一条10KV线路。以相同方式，从乙变电站引出另一条10KV线路至开闭所，开闭所的联络开关在断开位置，两条线路同时送电，此为正常运行方式。
根据我国《城网导则》规定，当一台100/10KV变压器停运检修时，不许失去用户，10KV负荷应转移至临时电网供电。在图1中，当甲变电站变压器停运、断路器A断开时，可将开闭所联络开关合上，两条10KV线路负荷均由乙变电站断路器8送出，10KV线路电流会达到600A，此电流必须要由两根YJU-240电缆才能承担(电缆是没有过负荷能力的)而架空线在安全允许电流范围内运行，此时是异常运行方式，不经济，不计电压降落，不计电能损失，只求在安全条件下供电。待甲变电站变压器恢复供电后，即恢复正常供电方式。
以上是单环网在开环状态下正常运行，在异常状态下闭环运行的情况。一条中压线路长度控制在4—5KM以内，根据地理位置、架设条件，可以是电缆和架空线混合组成，也可为全部电缆线路。在城市架空走廊越用越少的情况下，电缆网络发展已是必然趋势。图1中的环网开关起线路分段作用，正常情况下是闭合的。
参见图2，本发明互联式结线系统的特点是，以甲、乙、丙三个变电站之间的甲至乙和乙至丙两条10KV中压线为结线单元，这两条10KV中压线既可以是一根YJU-240电缆与一条CJ-240架空线相连组成，也可为一根YJU-240电缆组成。甲至乙和乙至丙这两条10KV中压线的两端分别与甲、乙、丙三个变电站内的断路器的出线端相连，这两条10KV中压线的线路上依次串接有若干个环网开关。
参见图3，本发明以110/10KV，2×3.15万KVA变电站为例对互联式结线系统的技术性能进行更为详细的说明。图3中每条线路表示三条运行方式相同的线路，每条线路可以是架空线、电缆线，或为架空线、电缆线混合组成。
(一)、变压器运行率。100/10KV变电站一台3.15万KVA变压器采用9回10KV出线，正常情况下其中6台出线开关送电，3台出线开关处于断开位置，变压器运行率控制在6/9＝0.67。在异常情况下，当一台变压器停运时，例如图3中甲变电站一台变压器停运，有三条线路可以转乙变电站送电，转移0.33的负荷；另外3条线路可以通过甲变电站母联开关转入另一台变压器供电，转移负荷亦为0.33，即一台变压器停运时，其负荷转由另外两台变压器供给，这两台变压器在异常情况下，满载运行。这样就达到了变电站变压器n—1情况下变压器不过载的目的，从图3中可以看出，两个环网开关之间的线路故障停运时，其余线路均可经操作恢复供电。可见互联式结线满足《城网导则》规定的可靠性要求。
(二)、10KV干线截面选择和可接入配电变压器容量。以实行单环网结线方式的长沙市区中压配电网为例，10KV线路变电站出线段采用2根YJU—240电缆，架空干线采用LJ—240导线或JKLY—240导线，据计算(1)一条10KV配电线路配出容量与接入配电变压器容量之间服从回归方程Y^1=a^1+b^1X1=776.2+1.727X1······(1)]]>式中 —一条10KV线路可接入配电变压器总容量(KVA)X1—10KV线路实际配出容量(KVA)当选铝导线经济电流密度为1.15A/mm2时X1=3U1=1.73×10×240×1.15=4775(KVA)]]>Y^1=776.2+1.727×4775=9000(KVA)]]>(2)变电站配出容量与10KV线路回数之间服从回归方程Y^2=a^2+b^2X2=4.023+2.656X2······(2)]]>式中 —10KV线数回数(条)X2—变电站年最高配出容量(万KVA)当控制X2为2×3.15×0.67＝4.2(万KVA)时Y^2=4.023+2.656×4.2=16]]>(条)那么，一座2×3.15万KVA容量的110/10KV变电站可以接入的配电变压器总容量为Y^1×Y^2=9000×16=144000(KVA)]]>一台3.15万KVA变压器可接入配电变压器容量和为72000KVA。按图3方式，一台3.15万KVA变压器只有6条10KV线路送电，每条线路接入约配电变压器容量为72000/6＝12000KVA，以此值作为 值代人(1)式求得X1＝6673KVA，其中1＝385A，以LJ—240导线计算，电流密度为1.6A/mm2。
下面看看1.6A/mm2的电流密度对于YJU—240电缆和LJ—240导线的接受条件(1)YJU—240电缆在空气中25℃环境温度下的长期允许载流量为530A，在电缆工程设计时控制电缆数量和间距，使敷设校正系数达到0.85(这完全是可以做到的)；温度校正系数亦取0.85，一根YJU—240电缆在40℃环境温度的工作电流允许值为530×0.85×0.85＝383A。在环境温度低于40℃时允许电流还可以加大，具体数量可以计算并列成表格，以利于调度人员参照执行。
(2)许多城市中压配电网规划设计时取铝导线经济电流密度为1.15A/mm2，互联式网络结线中取为1.6A/mm2，问题也不大(参见图4)。在假定一条10KV线路负荷电流沿线路均匀递减的前提下，送电距离为4KM时，只有首端1.3KM以内的出线段电流密度在1.15—1.6A/mm2之间，其余均在1.15A/mm2以下，在一般情况下，这1.3KM首端线路还包括长度不等的出线电缆部分，在1.15—1.6A/mm2密度下运行的铝导线一般只有1KM左右。再者，一年中线路负荷最高峰出现在7、8月份，最长时间不到两个月。一天之中最高荷出现在6个小时之内。可见达到1.6A/mm2的线路长度和一年中的送电时间都是不多的。从近年长沙市区中压网运行情况来看，许多线路在1.6A/mm2以上情况下运行，最高的达到2.5A/mm2，全部实现到1.6A/mm2以下还需经过一番努力才能达到目的。如果是全电缆网络，或者首端线路电缆长度接近1.3KM，则已不存在铝导线在1.15A/mm2以上密度下运行的问题。
(三)压降校核。《城网导则》中规定10KV线路电压损失允许在2—6％之间，这里以LJ—240导线为例，电压损失定为4％，求允许送电距离。假定10KV线路的负荷电流沿线路均匀递减，线路首端电流密度为1.6A/mm2，求得送电距离为4.1KM，YJU—240电缆为铜芯，阻抗小于铝导线，允许送电距离大于4.1KM。在2000年城网规划中，长沙市区110/10KV变电站之间的距离在1—3KM之间，其他城市的情况大体相同，为此认为电压损失值在《城网导则》规定范围之内。
(四)改变开闭所联络功能。在单环网结线方式中，设有开闭所联络来自不同变电站的2条10KV线路，环网开关在常开状态下运行；在异常情况下，合上开闭所联络开关，一个变电站的出线开关通过2根YJU—240电缆带上2条10KV线路的负荷，10KV电流会达552A。在互联式结线方式中，已取消开闭所的联络功能，只设立起分段作用的环网开关或分配负荷用的开关站，一条线路的负荷电流控制在380A以下，干线可以是LJ—240线路，YJU—240电缆线路(只用一根)，或者铝导线与电缆混合组成。
(五)全电缆网的优势。前面叙述的情况适应于架空线与电缆相联接的混合结线，每回线路以单根YJU—240电缆与一条LJ—240线路相匹配，电缆的运行率接近100％，只是线路首端1.3KM以内的铝导线在1.15—1.6A/mm2的电流密度下运行。如果是干线全部采用电缆，这个问题已不存在，随着城市高密度负荷区的不断出现和范围不断扩大，电缆网将逐步取代架空网络，互联式结线的优势会更明显。
参见图5，该图以一座2×3.15万KVA、110/10kV变电站，分别采用单环网结线和互联式结线时的经济技术指标进行比较，两个变电站之间的距离取为4KM，每亲10KV线路分别取全电缆或0.5KM电缆+3KM路-0.5KM电缆相联接方式。
从以上分析得知，互联式10KV网络在技术上是能行得通的，能满足《城网导则》提出的各项技术指标的规定。与单环网比较，电缆运行率得以提高，从而节省了许多资金，还节省了城市道路上的电缆通道，为实施配电网自动化带来了方便。从单环网向互联式网络过渡也比较容易，不需要改造变电站的原有设施，只需调整结线模式便可达到目的。不再需要设立联络型开闭所，只需按需要设立分配负荷用的开关站和环网开关。
以上分析计算以110/10KV变电站2台3.15万KVA变压器，10KV电缆为YJU—240，铝导线为LJ—240 (或JK-LY—240 )为例进行，采用不同容量及变压器台数的变电站和不同截面的架空线、电缆网络或20KV中压网都可以用同样的方法类推计算。
权利要求
1.一种城市中压配电网互联式结线系统，其特征在于，以甲、乙、丙三个变电站之间的甲至乙和乙至丙两条中压线为结线单元，这两条中压线既可以是由电缆线与架空线相混联组成，也可以是一根单独的电缆线组成；甲至乙和乙至丙这两条中压线的两端分别与甲、乙、丙三个变电站内的断路器的出线端相连，这两条中压线的线路上依次串接有若干个环网开关。
全文摘要
城市中压配电网互联式结线系统，以甲、乙、丙三个变电站之间的甲至乙和乙至丙两条中压线为结线单元，两条中压线既可以是由电缆线与架空线混联组成，也可以是一根单独的电缆线组成；两根中压线的两端分别与三个变电站的断路器出线端相连，两根中压线上依次串接有若干个环网开关。该结线系统与现有单环网结线方式相比较，电缆运行率由50％提高到接近100％，取消了联络型开闭所，能大量节约电网建设投资。
文档编号H02J3/04GK1144983SQ9611814
公开日1997年3月12日 申请日期1996年5月2日 优先权日1996年5月2日
发明者张仲池 申请人:张仲池