專(zhuān)利名稱(chēng)：城市中壓配電網(wǎng)互聯(lián)式結(jié)線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，特別是一種城市中壓配電網(wǎng)互聯(lián)式結(jié)線系統(tǒng)。
我國(guó)許多城市中壓配電網(wǎng)采用單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式，一般情況下，架空線與電纜線路混合使用，架空線的總長(zhǎng)度一般大于電纜總長(zhǎng)度，其基本結(jié)線如附

圖1所示，正常時(shí)在開(kāi)閉所開(kāi)環(huán)運(yùn)行，發(fā)生故障后，需要進(jìn)行倒閘操作恢復(fù)供電，一般需要幾小時(shí)時(shí)間。開(kāi)環(huán)運(yùn)行的單環(huán)網(wǎng)，電纜運(yùn)行率僅為50％。經(jīng)過(guò)多年城網(wǎng)改造后的城市電力架空走廊已越來(lái)越少，隨著城市電力負(fù)荷密度的不斷增加和高密度負(fù)荷區(qū)的出現(xiàn)，大量使用電纜線路是必然趨勢(shì)，同時(shí)，大量電纜在市區(qū)道路上布局又非常困難。單環(huán)網(wǎng)中的電纜運(yùn)行率太低，閑置的資產(chǎn)數(shù)額非常巨大，如何對(duì)單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式進(jìn)行改造，提高電纜運(yùn)行率，是擺在城市中壓網(wǎng)配電系統(tǒng)建設(shè)方面的迫切任務(wù)。
有鑒于此，本發(fā)明的目的，乃是提供一種取消聯(lián)絡(luò)型開(kāi)閉所和提高電纜運(yùn)行率的能大量節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)投資的城市中壓配電網(wǎng)互聯(lián)式結(jié)線系統(tǒng)。
本發(fā)明的解決方案是，以甲、乙、丙三個(gè)變電站之間的甲至乙和乙至丙兩條中壓線為結(jié)線單元，這兩條中壓線既可以是由電纜線與架空線相混聯(lián)組成，也可以是一根單獨(dú)的電纜線組成；甲至乙和乙至丙這兩條中壓線的兩端分別與甲、乙、丙三個(gè)變電站內(nèi)的斷路器的出線端相連，這兩條中壓線的線路上依次串接有若干個(gè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)。
具有上述結(jié)線方式的本發(fā)明，在正常工作狀態(tài)下，甲和丙兩變電站的斷路器均合上，而乙變電站的斷路器和該斷路器至丙變電站中壓線路上第一個(gè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。在異常情況下，當(dāng)甲變電站停電時(shí)，該站斷路器跳閘，此時(shí)可合上乙變電站斷路器，甲至乙中壓線路即恢復(fù)供電；當(dāng)乙變電站停電時(shí)，該站斷路器依然斷開(kāi)，因乙變電站在正常情況下也并未送電，因此，甲至乙和乙至丙這兩條中壓線路的供電照常由甲和丙這兩變電站供電而不受影響；而當(dāng)丙變電站停電時(shí)，該站斷路器斷開(kāi)，經(jīng)操作，可分別將乙至丙中壓線上原已斷開(kāi)的第一個(gè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)和乙變站的斷路器合上，乙至丙中壓線路即可恢復(fù)供電。
本發(fā)明的結(jié)線系統(tǒng)采用甲、乙、丙三變電站之間的甲至乙和乙至丙兩條中壓線路為基本結(jié)線單元，兩條中壓線路或者采用電纜線與架空線混聯(lián)，或者只有電纜線而無(wú)架空線，并且取消了單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式中的聯(lián)絡(luò)型開(kāi)閉所，經(jīng)理論推導(dǎo)證明，本發(fā)明結(jié)線系統(tǒng)的可靠性、變壓器運(yùn)行率、配出容量和可接入配電變壓器容量，在同等條件下與現(xiàn)有單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式相同，均可達(dá)到我國(guó)能源部、建設(shè)部1993年頒布的《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《城網(wǎng)導(dǎo)則》)的要求。而本發(fā)明結(jié)線系統(tǒng)的電纜和架空線均在經(jīng)濟(jì)狀況下運(yùn)行，尤其是電纜運(yùn)行率近似等于100％，從而節(jié)約了大量的電纜線路，此發(fā)明若向省內(nèi)、網(wǎng)局內(nèi)和全國(guó)城市逐步推廣，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是巨大可觀的。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為我國(guó)城市現(xiàn)有中壓配電網(wǎng)采用單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式的原理結(jié)線示意圖；圖2為本發(fā)明城市中壓配電網(wǎng)采用互聯(lián)式結(jié)線系統(tǒng)的一種原理結(jié)線示意圖3為依據(jù)圖2本發(fā)明原理結(jié)線示意圖以110/10KV、2×3.5萬(wàn)KVA變電站為實(shí)施例的一種更為具體的結(jié)線示意圖；圖4為中壓配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)線路電流密度與供電半徑之間的函數(shù)關(guān)系曲線圖；圖5為本發(fā)明以圖3為實(shí)施例的變電站與該座變電站采用圖1單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式時(shí)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比圖。
參見(jiàn)圖1，單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式的特點(diǎn)是，110/10KV甲變電站母線上的10KV斷路器A下連兩根YJU-240電纜，然后與一條10KV、LJ—240鋁線線路相聯(lián)至開(kāi)閉所，此為一條10KV線路。以相同方式，從乙變電站引出另一條10KV線路至開(kāi)閉所，開(kāi)閉所的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)位置，兩條線路同時(shí)送電，此為正常運(yùn)行方式。
根據(jù)我國(guó)《城網(wǎng)導(dǎo)則》規(guī)定，當(dāng)一臺(tái)100/10KV變壓器停運(yùn)檢修時(shí)，不許失去用戶(hù)，10KV負(fù)荷應(yīng)轉(zhuǎn)移至臨時(shí)電網(wǎng)供電。在圖1中，當(dāng)甲變電站變壓器停運(yùn)、斷路器A斷開(kāi)時(shí)，可將開(kāi)閉所聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合上，兩條10KV線路負(fù)荷均由乙變電站斷路器8送出，10KV線路電流會(huì)達(dá)到600A，此電流必須要由兩根YJU-240電纜才能承擔(dān)(電纜是沒(méi)有過(guò)負(fù)荷能力的)而架空線在安全允許電流范圍內(nèi)運(yùn)行，此時(shí)是異常運(yùn)行方式，不經(jīng)濟(jì)，不計(jì)電壓降落，不計(jì)電能損失，只求在安全條件下供電。待甲變電站變壓器恢復(fù)供電后，即恢復(fù)正常供電方式。
以上是單環(huán)網(wǎng)在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下正常運(yùn)行，在異常狀態(tài)下閉環(huán)運(yùn)行的情況。一條中壓線路長(zhǎng)度控制在4—5KM以?xún)?nèi)，根據(jù)地理位置、架設(shè)條件，可以是電纜和架空線混合組成，也可為全部電纜線路。在城市架空走廊越用越少的情況下，電纜網(wǎng)絡(luò)發(fā)展已是必然趨勢(shì)。圖1中的環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)起線路分段作用，正常情況下是閉合的。
參見(jiàn)圖2，本發(fā)明互聯(lián)式結(jié)線系統(tǒng)的特點(diǎn)是，以甲、乙、丙三個(gè)變電站之間的甲至乙和乙至丙兩條10KV中壓線為結(jié)線單元，這兩條10KV中壓線既可以是一根YJU-240電纜與一條CJ-240架空線相連組成，也可為一根YJU-240電纜組成。甲至乙和乙至丙這兩條10KV中壓線的兩端分別與甲、乙、丙三個(gè)變電站內(nèi)的斷路器的出線端相連，這兩條10KV中壓線的線路上依次串接有若干個(gè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)。
參見(jiàn)圖3，本發(fā)明以110/10KV，2×3.15萬(wàn)KVA變電站為例對(duì)互聯(lián)式結(jié)線系統(tǒng)的技術(shù)性能進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。圖3中每條線路表示三條運(yùn)行方式相同的線路，每條線路可以是架空線、電纜線，或?yàn)榧芸站€、電纜線混合組成。
(一)、變壓器運(yùn)行率。100/10KV變電站一臺(tái)3.15萬(wàn)KVA變壓器采用9回10KV出線，正常情況下其中6臺(tái)出線開(kāi)關(guān)送電，3臺(tái)出線開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)位置，變壓器運(yùn)行率控制在6/9＝0.67。在異常情況下，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，例如圖3中甲變電站一臺(tái)變壓器停運(yùn)，有三條線路可以轉(zhuǎn)乙變電站送電，轉(zhuǎn)移0.33的負(fù)荷；另外3條線路可以通過(guò)甲變電站母聯(lián)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)入另一臺(tái)變壓器供電，轉(zhuǎn)移負(fù)荷亦為0.33，即一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其負(fù)荷轉(zhuǎn)由另外兩臺(tái)變壓器供給，這兩臺(tái)變壓器在異常情況下，滿(mǎn)載運(yùn)行。這樣就達(dá)到了變電站變壓器n—1情況下變壓器不過(guò)載的目的，從圖3中可以看出，兩個(gè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)之間的線路故障停運(yùn)時(shí)，其余線路均可經(jīng)操作恢復(fù)供電。可見(jiàn)互聯(lián)式結(jié)線滿(mǎn)足《城網(wǎng)導(dǎo)則》規(guī)定的可靠性要求。
(二)、10KV干線截面選擇和可接入配電變壓器容量。以實(shí)行單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式的長(zhǎng)沙市區(qū)中壓配電網(wǎng)為例，10KV線路變電站出線段采用2根YJU—240電纜，架空干線采用LJ—240導(dǎo)線或JKLY—240導(dǎo)線，據(jù)計(jì)算(1)一條10KV配電線路配出容量與接入配電變壓器容量之間服從回歸方程Y^1=a^1+b^1X1=776.2+1.727X1······(1)]]>式中 —一條10KV線路可接入配電變壓器總?cè)萘?KVA)X1—10KV線路實(shí)際配出容量(KVA)當(dāng)選鋁導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度為1.15A/mm2時(shí)X1=3U1=1.73×10×240×1.15=4775(KVA)]]>Y^1=776.2+1.727×4775=9000(KVA)]]>(2)變電站配出容量與10KV線路回?cái)?shù)之間服從回歸方程Y^2=a^2+b^2X2=4.023+2.656X2······(2)]]>式中 —10KV線數(shù)回?cái)?shù)(條)X2—變電站年最高配出容量(萬(wàn)KVA)當(dāng)控制X2為2×3.15×0.67＝4.2(萬(wàn)KVA)時(shí)Y^2=4.023+2.656×4.2=16]]>(條)那么，一座2×3.15萬(wàn)KVA容量的110/10KV變電站可以接入的配電變壓器總?cè)萘繛閅^1×Y^2=9000×16=144000(KVA)]]>一臺(tái)3.15萬(wàn)KVA變壓器可接入配電變壓器容量和為72000KVA。按圖3方式，一臺(tái)3.15萬(wàn)KVA變壓器只有6條10KV線路送電，每條線路接入約配電變壓器容量為72000/6＝12000KVA，以此值作為 值代人(1)式求得X1＝6673KVA，其中1＝385A，以LJ—240導(dǎo)線計(jì)算，電流密度為1.6A/mm2。
下面看看1.6A/mm2的電流密度對(duì)于YJU—240電纜和LJ—240導(dǎo)線的接受條件(1)YJU—240電纜在空氣中25℃環(huán)境溫度下的長(zhǎng)期允許載流量為530A，在電纜工程設(shè)計(jì)時(shí)控制電纜數(shù)量和間距，使敷設(shè)校正系數(shù)達(dá)到0.85(這完全是可以做到的)；溫度校正系數(shù)亦取0.85，一根YJU—240電纜在40℃環(huán)境溫度的工作電流允許值為530×0.85×0.85＝383A。在環(huán)境溫度低于40℃時(shí)允許電流還可以加大，具體數(shù)量可以計(jì)算并列成表格，以利于調(diào)度人員參照?qǐng)?zhí)行。
(2)許多城市中壓配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)取鋁導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度為1.15A/mm2，互聯(lián)式網(wǎng)絡(luò)結(jié)線中取為1.6A/mm2，問(wèn)題也不大(參見(jiàn)圖4)。在假定一條10KV線路負(fù)荷電流沿線路均勻遞減的前提下，送電距離為4KM時(shí)，只有首端1.3KM以?xún)?nèi)的出線段電流密度在1.15—1.6A/mm2之間，其余均在1.15A/mm2以下，在一般情況下，這1.3KM首端線路還包括長(zhǎng)度不等的出線電纜部分，在1.15—1.6A/mm2密度下運(yùn)行的鋁導(dǎo)線一般只有1KM左右。再者，一年中線路負(fù)荷最高峰出現(xiàn)在7、8月份，最長(zhǎng)時(shí)間不到兩個(gè)月。一天之中最高荷出現(xiàn)在6個(gè)小時(shí)之內(nèi)?？梢?jiàn)達(dá)到1.6A/mm2的線路長(zhǎng)度和一年中的送電時(shí)間都是不多的。從近年長(zhǎng)沙市區(qū)中壓網(wǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，許多線路在1.6A/mm2以上情況下運(yùn)行，最高的達(dá)到2.5A/mm2，全部實(shí)現(xiàn)到1.6A/mm2以下還需經(jīng)過(guò)一番努力才能達(dá)到目的。如果是全電纜網(wǎng)絡(luò)，或者首端線路電纜長(zhǎng)度接近1.3KM，則已不存在鋁導(dǎo)線在1.15A/mm2以上密度下運(yùn)行的問(wèn)題。
(三)壓降校核。《城網(wǎng)導(dǎo)則》中規(guī)定10KV線路電壓損失允許在2—6％之間，這里以LJ—240導(dǎo)線為例，電壓損失定為4％，求允許送電距離。假定10KV線路的負(fù)荷電流沿線路均勻遞減，線路首端電流密度為1.6A/mm2，求得送電距離為4.1KM，YJU—240電纜為銅芯，阻抗小于鋁導(dǎo)線，允許送電距離大于4.1KM。在2000年城網(wǎng)規(guī)劃中，長(zhǎng)沙市區(qū)110/10KV變電站之間的距離在1—3KM之間，其他城市的情況大體相同，為此認(rèn)為電壓損失值在《城網(wǎng)導(dǎo)則》規(guī)定范圍之內(nèi)。
(四)改變開(kāi)閉所聯(lián)絡(luò)功能。在單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式中，設(shè)有開(kāi)閉所聯(lián)絡(luò)來(lái)自不同變電站的2條10KV線路，環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)在常開(kāi)狀態(tài)下運(yùn)行；在異常情況下，合上開(kāi)閉所聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，一個(gè)變電站的出線開(kāi)關(guān)通過(guò)2根YJU—240電纜帶上2條10KV線路的負(fù)荷，10KV電流會(huì)達(dá)552A。在互聯(lián)式結(jié)線方式中，已取消開(kāi)閉所的聯(lián)絡(luò)功能，只設(shè)立起分段作用的環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)或分配負(fù)荷用的開(kāi)關(guān)站，一條線路的負(fù)荷電流控制在380A以下，干線可以是LJ—240線路，YJU—240電纜線路(只用一根)，或者鋁導(dǎo)線與電纜混合組成。
(五)全電纜網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。前面敘述的情況適應(yīng)于架空線與電纜相聯(lián)接的混合結(jié)線，每回線路以單根YJU—240電纜與一條LJ—240線路相匹配，電纜的運(yùn)行率接近100％，只是線路首端1.3KM以?xún)?nèi)的鋁導(dǎo)線在1.15—1.6A/mm2的電流密度下運(yùn)行。如果是干線全部采用電纜，這個(gè)問(wèn)題已不存在，隨著城市高密度負(fù)荷區(qū)的不斷出現(xiàn)和范圍不斷擴(kuò)大，電纜網(wǎng)將逐步取代架空網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)式結(jié)線的優(yōu)勢(shì)會(huì)更明顯。
參見(jiàn)圖5，該圖以一座2×3.15萬(wàn)KVA、110/10kV變電站，分別采用單環(huán)網(wǎng)結(jié)線和互聯(lián)式結(jié)線時(shí)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較，兩個(gè)變電站之間的距離取為4KM，每親10KV線路分別取全電纜或0.5KM電纜+3KM路-0.5KM電纜相聯(lián)接方式。
從以上分析得知，互聯(lián)式10KV網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上是能行得通的，能滿(mǎn)足《城網(wǎng)導(dǎo)則》提出的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。與單環(huán)網(wǎng)比較，電纜運(yùn)行率得以提高，從而節(jié)省了許多資金，還節(jié)省了城市道路上的電纜通道，為實(shí)施配電網(wǎng)自動(dòng)化帶來(lái)了方便。從單環(huán)網(wǎng)向互聯(lián)式網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡也比較容易，不需要改造變電站的原有設(shè)施，只需調(diào)整結(jié)線模式便可達(dá)到目的。不再需要設(shè)立聯(lián)絡(luò)型開(kāi)閉所，只需按需要設(shè)立分配負(fù)荷用的開(kāi)關(guān)站和環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)。
以上分析計(jì)算以110/10KV變電站2臺(tái)3.15萬(wàn)KVA變壓器，10KV電纜為YJU—240，鋁導(dǎo)線為L(zhǎng)J—240 (或JK-LY—240 )為例進(jìn)行，采用不同容量及變壓器臺(tái)數(shù)的變電站和不同截面的架空線、電纜網(wǎng)絡(luò)或20KV中壓網(wǎng)都可以用同樣的方法類(lèi)推計(jì)算。
權(quán)利要求
1.一種城市中壓配電網(wǎng)互聯(lián)式結(jié)線系統(tǒng)，其特征在于，以甲、乙、丙三個(gè)變電站之間的甲至乙和乙至丙兩條中壓線為結(jié)線單元，這兩條中壓線既可以是由電纜線與架空線相混聯(lián)組成，也可以是一根單獨(dú)的電纜線組成；甲至乙和乙至丙這兩條中壓線的兩端分別與甲、乙、丙三個(gè)變電站內(nèi)的斷路器的出線端相連，這兩條中壓線的線路上依次串接有若干個(gè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)。
全文摘要
城市中壓配電網(wǎng)互聯(lián)式結(jié)線系統(tǒng)，以甲、乙、丙三個(gè)變電站之間的甲至乙和乙至丙兩條中壓線為結(jié)線單元，兩條中壓線既可以是由電纜線與架空線混聯(lián)組成，也可以是一根單獨(dú)的電纜線組成；兩根中壓線的兩端分別與三個(gè)變電站的斷路器出線端相連，兩根中壓線上依次串接有若干個(gè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)。該結(jié)線系統(tǒng)與現(xiàn)有單環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式相比較，電纜運(yùn)行率由50％提高到接近100％，取消了聯(lián)絡(luò)型開(kāi)閉所，能大量節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)投資。
文檔編號(hào)H02J3/04GK1144983SQ9611814
公開(kāi)日1997年3月12日 申請(qǐng)日期1996年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月2日
發(fā)明者張仲池 申請(qǐng)人:張仲池