試論配電網(wǎng)典型接線的可靠性與經(jīng)濟(jì)性綜合評(píng)估

賈元春

（全椒縣明源電力服務(wù)有限公司，安徽 全椒 239500）

對(duì)配電網(wǎng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估，主要是基于配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言。如今，配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐漸呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，進(jìn)而形成了典型接線。對(duì)配電網(wǎng)典型接線的可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合評(píng)估，可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，更可以提高配電網(wǎng)設(shè)計(jì)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，以及電網(wǎng)規(guī)劃工作的有效性。

1 不同類型配電網(wǎng)的典型接線

1.1 高壓配電網(wǎng)

目前，我國的高壓配電網(wǎng)建設(shè)時(shí)通常需要建設(shè)1-2 座220V 變電站，并需要1-3 座110kV 變電站。高壓配電網(wǎng)已經(jīng)擁有了自己的典型接線。高壓配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由鏈型接線和T 型接線構(gòu)成。其中，鏈型接線負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為是單個(gè)變電站，而T 型接線的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)是單臺(tái)變壓器；在高壓配電網(wǎng)之中根據(jù)110kV 和220kV 變電站、變壓器數(shù)量和接線回路，可以組合而成多種方案。如果變電站內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)主要變壓器，那么高壓配電網(wǎng)的主要接線形式有三線兩變接線方式、拉手結(jié)構(gòu)的四線兩變接線方式、完全或不完全雙鏈結(jié)構(gòu)的四線兩變接線方式、完全或不完全雙鏈結(jié)構(gòu)的四線三變接線方式以及“雙T”結(jié)構(gòu)的四線三變接線方式。此外，基于兩臺(tái)主變的高壓配電網(wǎng)典型接線還包括線路來自于同側(cè)帶能源時(shí)的兩線兩變接線方式（如圖1） 和線路來自不同側(cè)電源時(shí)的兩線一變接線方式。

圖1 線路來自同側(cè)電源時(shí)的兩線兩變接線方式

如果變電站內(nèi)擁有三臺(tái)主要變壓器，那么高壓配電網(wǎng)的接線方式將更為多樣。此情況下，高壓配電網(wǎng)的接線形式也以鏈結(jié)構(gòu)接線方式和“T”型結(jié)構(gòu)接線方式為主。鏈型接線方式是從上一級(jí)電源變電站中引出一回或雙回配電線路，然后將其接入變電站母線，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變電站之間的串聯(lián)；此時(shí)，來自上級(jí)變電站的配電線路末端應(yīng)該與其他電源點(diǎn)相連，形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。而“T”型結(jié)構(gòu)則是通過合理劃分將接線回路設(shè)置成如同字母“T”一般的接線方式。鏈型接線與“T”型接線在經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面各有優(yōu)勢(shì)，在具體應(yīng)用過程中需要根據(jù)具體情況具體分析。

1.2 中低壓配電網(wǎng)

目前，中低壓配電網(wǎng)的典型接線有四種類型。第一，輻射式接線。其中，單射式接線是從由上一級(jí)電源變電站中引出一回配電線路，并將其接入本機(jī)變電站的母線之中，在接入時(shí)需要保證其尾端與電源點(diǎn)相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單輻射式接線。輻射式接線還包括雙射式接線。雙射式接線是由一個(gè)變電站內(nèi)的不同中壓母線引出了雙回線路而形成的。第二，環(huán)網(wǎng)型接線。這種接線方式是由兩個(gè)或多個(gè)輻射網(wǎng)組合而成的接線方式。環(huán)網(wǎng)型接線又可以細(xì)分為單環(huán)網(wǎng)接線和雙環(huán)網(wǎng)接線。其中，單環(huán)網(wǎng)接線方式是僅通過一個(gè)起始線路完成環(huán)網(wǎng)接線；而雙環(huán)網(wǎng)接線則是兩個(gè)起始電纜線路，分別與同一個(gè)配電站內(nèi)的不同母線串聯(lián)，進(jìn)而形成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單環(huán)網(wǎng)的接線方式。第三，多回路平行接線（如圖2）。應(yīng)用多回路平行接線時(shí)，配電線路從配電站引出至受電端時(shí)，各線路并列運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)全部負(fù)荷均攤。一般而言，這種接線方式具有兩條及以上的配電線路，即便單條配電線故障，其余配電線也可保證正常輸電[1]。應(yīng)用多回路平行接線方式的中低壓配電網(wǎng)，可靠性較高，可以充分滿足用戶需求。第四，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)接線。這種方式在國內(nèi)較為少見，因此不做多余贅述。

圖2 多回路平行接線供電

2 配電網(wǎng)典型接線的可靠性與經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

2.1 配電網(wǎng)典型接線的可靠性評(píng)估

為了能對(duì)配電網(wǎng)典型接電的可靠性進(jìn)行合理評(píng)估，應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)。我們可以從電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE） 多指定的標(biāo)準(zhǔn)選取以下幾點(diǎn)作為評(píng)估配電網(wǎng)典型接線可靠性的依據(jù)。

第一，系統(tǒng)的年平均停電頻率。對(duì)年平均停電頻率進(jìn)行計(jì)算，可以知曉在典型接線狀態(tài)下的配電網(wǎng)，出現(xiàn)故障的頻率，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全與穩(wěn)定進(jìn)行評(píng)估。計(jì)算該指標(biāo)時(shí)，需要獲得電網(wǎng)內(nèi)某一負(fù)荷點(diǎn)的用戶停運(yùn)率總和以及用戶總數(shù)，數(shù)據(jù)以次/用戶?年記錄。該數(shù)據(jù)的計(jì)算公式如下：

第二，系統(tǒng)的平均停電持續(xù)時(shí)間。計(jì)算這一指標(biāo)時(shí)，可以分鐘或小時(shí)為計(jì)算單位。計(jì)算該指標(biāo)時(shí)，需要統(tǒng)計(jì)好電網(wǎng)內(nèi)某一負(fù)荷點(diǎn)的平均年停運(yùn)時(shí)間，或統(tǒng)計(jì)其不可用率，然后再開展計(jì)算。計(jì)算公式如下：

第三，用戶平均停電頻率。計(jì)算停電頻率，需要熟知配電網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的負(fù)荷點(diǎn)停電故障數(shù)量，并且對(duì)每戶的停電次數(shù)總和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。該指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

第四，用戶平均停電持續(xù)時(shí)間。與系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間相同，這一指標(biāo)的單位仍然按分鐘或小時(shí)計(jì)算。不過，這一指標(biāo)中的停電時(shí)長應(yīng)該按照分鐘/次或小時(shí)/次計(jì)算。該指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

第五，平均供電可用率。平均供電可用率可以直接反映出配電網(wǎng)在應(yīng)用典型接線時(shí)的供電能力。對(duì)這一指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，能讓相關(guān)工作人員深入了解配電網(wǎng)的運(yùn)行情況，進(jìn)而對(duì)配電網(wǎng)的可靠性有所把握。該指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

第六，系統(tǒng)缺供電量。如果系統(tǒng)缺供電量過高，那么就意味著使用典型接線方式的配電網(wǎng)供電有效性不高。因此，系統(tǒng)缺供電量指標(biāo)的計(jì)算，對(duì)評(píng)估配電網(wǎng)可靠性而言至關(guān)重要。該指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

系統(tǒng)缺供電量=系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間總和×接入負(fù)荷點(diǎn)的平均負(fù)荷

2.2 可靠性與經(jīng)濟(jì)性綜合評(píng)估法

配電網(wǎng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性相輔相成。當(dāng)配電網(wǎng)運(yùn)行平穩(wěn)、供電正常時(shí)，其使用效果和使用壽命與計(jì)劃相符；此時(shí)配電網(wǎng)之中所應(yīng)用的設(shè)備以及備用回路經(jīng)濟(jì)成本較高，但因停電而造成的經(jīng)濟(jì)損失相對(duì)較低。與之相反的是，如果配電網(wǎng)的穩(wěn)定性不高，停電故障頻發(fā)，那么通常在配電網(wǎng)建設(shè)以及維護(hù)中的投入較低，但是因停電而導(dǎo)致的社會(huì)生產(chǎn)損失會(huì)相對(duì)較高。所以，配電網(wǎng)典型線路的經(jīng)濟(jì)性和可靠性綜合評(píng)估指標(biāo)，應(yīng)該由兩部分組成：第一部分是配電網(wǎng)的可靠性投資成本，第二部分則是停電帶來的社會(huì)生產(chǎn)損失，二者之和才是配電網(wǎng)可靠性與經(jīng)濟(jì)性的綜合評(píng)估指標(biāo)，也就是可靠性綜合費(fèi)用[2]。

通常來說，配電網(wǎng)的可靠性投資成本都應(yīng)用在配電網(wǎng)設(shè)備以及回路搭建方面。設(shè)備投資主要為電纜、架空線、變壓器等配電設(shè)備的造價(jià)。評(píng)估人員需要根據(jù)配電網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備總數(shù)來計(jì)算投資額。這種投資大多為一次性投資。在計(jì)算時(shí)，停電損失可以被看做是等年值，如果將設(shè)備投資轉(zhuǎn)換為等年值，則可使用如下公式：

停電所導(dǎo)致的社會(huì)生產(chǎn)損失可借助于缺供電量計(jì)算，二者之間成正比。在計(jì)算出這項(xiàng)數(shù)據(jù)后，與可靠性投資數(shù)額相加，就可以得出配電網(wǎng)典型接線的可靠性綜合費(fèi)用。而評(píng)估人員可以據(jù)此數(shù)據(jù)對(duì)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性進(jìn)行綜合評(píng)估。

3 結(jié)語

綜上所述，配電網(wǎng)典型接線的可靠性與經(jīng)濟(jì)性綜合評(píng)估，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行安全以及電網(wǎng)的科學(xué)規(guī)劃具有極為重要的意義。在鋪設(shè)電網(wǎng)時(shí)，相關(guān)工作人員需要綜合考量配電網(wǎng)典型接線的經(jīng)濟(jì)性以及可靠性，并在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)接線的進(jìn)一步優(yōu)化，使配電網(wǎng)規(guī)劃更具有效性。