基于10kV配电网网架结构和设备选型的供电可靠性研究

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  摘要:供电可靠性是配电网网架结构和设备选型控制应用的基本要求。本文以10kV配电网为例,在阐述城市配电网网架结构类型的基础上,就10kV中压电缆网网架结构和设备选型供电可靠性展开分析,期望能为城市配电网络控制提供参考,确保配电网网架结构和设备选型控制应用的可靠性、安全性。
  关键词:10kV配电网;网架结构;设备选型;可靠性
  城市化背景下,我国配电网网络基础架构日益完善,配电设备应用形式也逐渐丰富。在配地网系统中,网架结构和设备选型对于供电的可靠性具有深刻影响;有必要进行配电网网架结构和设备选型的系统控制和全面优化。基于此,本文立足于10kV配电网系统,就网架结构、设备选型对配电网供电可靠性的影响展开分析。
  一、城市配电网网架结构
  中压架空网是我国城市中应用最多的一种网络框架,其包含了辐射式、多分段单联络、多分段多联络式三种基本形式[1]。就辐射式而言,其网络架构的接线较为简单、清晰,而且从网络设备层面来看,设备运行也较为方便。此外,辐射式中压架空网的建设投资较少。但要注意的是,一旦架空网出现故障,则停电的范围较大,这严重地影响了供电的稳定性。作为辐射式的升级版,多分段单联络式中压架空网的接线更阿基清晰,供电系统运行灵活。实际运作中,一旦网架结构出现故障,多分段单联络式的停电范围集中在一个区域,这种方式可使得干线的运行负载率控制在50%。多分段多联络式配电网网架接线的负载率可达到67%~75%,该模式下,各线路均可在自己运行的区域内正常供电,这有效地降低了线路的故障发生率,提升了电路系统的可靠性,但配电网网架结构建设阶段的投资较大(见图1)。
  二、10kV的中压电缆网典型网架
  对于10kV的中压电缆网而言,其网架形式类型较多,除单射式、双射式外,单环式、双环式也是其重要的架构形式,此外10kV中压电缆网的网架結构还包括供电设备。
  就单射式、双射式中压电缆而言,其接线方式均不满足N-1要求,但当主干线处于正常运行状态是,接线的负载率可达到100%。单环式一般多采用异站单环接线方式;该类型配电网接线线路清晰、运行灵活,且可靠性得到了大大提升。在单环式接线模式下,线路的备用容量保持在50%作用。要注意的是,当不具备条件时,单环式配电网采用同站不同母线单环接线方式;对于单环网尚未形成的状况,需将线路与现状架空线路暂时连接在一起。与其他接线方式相比,双环式配电网是最可靠、最灵活的接线方式,其能使得客户同时得到两个方向的电源,满足N-1的基本要求。N供一备用电模式下,线路的平均负载率有所不同,这种线路繁琐复杂,且联络线路的长度较大,投资较高;在实际应用中,还应注重N供一备线路负载率的有效提升[2]。
  三、基于10kV配电网的网架结构和设备选型可靠性研究
  1、设备选型
  在相同的供电需求下,采用不同的网架模式进行网架结构可靠性,并找出其差别可实现边界条件的有效研究。具体研究要点为:先注重负荷密度的系统控制,统筹并计算系统对不同负荷密度的承载了,最终结合计算结果,可选择出最适合的设备类型。
  2、设备选型故障处理方法
  最小割集法在网架结构评估中的应用较多,该方法是基于“配电系统的故障模式与系统的最小割集有最直接地联系”这一原理而展开的。其中就最小割集中而言,其主要是由许多元件的结合而组成的,一旦集合在工作中产生故障,则系统发生瘫痪失效的概率会大大增加,且这种故障具有不可逆特征。这种模式下,最小集合之间存在并联关系,这使得对于具体状态的控制集合在小的集合范围内,不会对其他设备的运行产生影响。值得注意的是,在实际应用中,最小割集法实现了设备选型上网络约束的评估,这确保了设备运行评估结果的准确性,有助于提升设备运行稳定,防控设备运行薄弱环节。
  3、可靠性参数
  依托可靠性参数可实现10kV配电网的网架结构和设备选型可靠性的准确评价。在配电网系统可靠性评价中,先要将两者的中压电气接线结构设置相同的数值,这样才能使得两者具有相同的可靠率指标;其次应调整电源供电负荷,并使其保持到最大值;最后观察并分析中压电气接线结构,若两者哪一方在这时出现了故障,则表明哪一方的可靠性有待提升。结合电力工程项目实践可知,低压用户配电网系统网络架构的可靠性较高,但相比之下,高压用户的电压指数更加强劲。从设备选型层面来看,单环式与双环式相结合模式的应用较多,其能在降低配电网网架结构建设成本的同时,最大限度地保证配电网网络架构的稳定性,确保电力系统使用高效、安全。
  结语
  配电网网架结构和设备选型对于供电的可靠性具有深刻影响,10kV的配电网架结构选择中,架空网网架的应用较多,这是因为10kV架空网网架运行模式更加稳定,安全性更加突出,能有效地防范运行设备故障问题发生。基于此,在新时期的城市10kV配电网建设中,可加大架空网模式的选择和应用,以此来提升配电网运行效率,减少配电输出故障,促进电力产业的持续、稳定发展。
  参考文献
  [1]胡列翔,郑伟民,王蕾,等.基于配网拓扑矩阵的供电可靠性评估[J].电网与清洁能源,2019,235(2):48-55.
  [2]许悦,余涛.网络拓扑结构与供电可靠性的数学关系分析[J].电力系统自动化,2019,43(2):168-175.
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