1、浅析 10kv 配电网的最优分段设置摘要:本文根据笔者多年工作经验简要分析了配电网模式、设置原理及配电网最优分段数的设置，同时，提出了影响最优分段数的因素。 关键词: 配电网 设置原理 电网模式 中图分类号：TM7 文献标识码： A 引言 为了城市中压配电网科学地进行规划与改造，有必要对中压配电网各种接线模式的分段情况进行分析。增加线路的分段数将会提高供电可靠性并减少线路故障所造成的停电损失，但同时也会增加投资，因此需要找出一个最优分段数使得在一定的边界条件下总的经济性最好。 一、配电网模式分类 一般城市的配电网是由架空线和电缆线混合组成的，因此本文仅分析各种典型的架空线和电缆线接线模式，如图
2、 l 所示。 二、配电网最优分段数的基本设置原理 1 基本思路 配电网的基本功能是向用户输送电能，所有用户都期望以较低的价格购买到具有较高可靠性的供电服务。为了提高供电可靠性并减小停电损失就必须增加网络建设投资成本。如果所增加的投资高于所减少的用户停电损失，那么这种投资就不经济了。由图 2 所示的可靠性成本一效益分析曲线可见，线路的停电损失随可靠性的增加而单调递减且逐渐趋于水平。当供电可靠率为 100%时，用户的停电损失费用为零，但此时供电企业为改善可靠性而投入的费用却大大增加了，因此供电可靠率最高方案并不一定具有最好的经济性。 对于某种特定的接线模式，假设线路的年总费用为 T，在不同分段情况
3、下线路的投资费用年值为 Z(包括检修维护费用年值和线路投资年值)且停电损失值为 L，则有 T=Z+L(1) 针对不同接线模式进行计算可知，当供电半径取值一定时 T 是一条近似下凹的曲线，曲线最低点所对应的分段数就是该接线模式的最优分段数，且同一种接线模式的最优分段数随着供电半径变化而呈现规律性的变化。 2 配电网的经济性计算 在进行方案的经济性计算时，配电线路及开关设备的投资费用可以表示为 (2) 式中 L 为每回主干线长度;k为线路曲折系数(用理想线路长度估算实际线路长度的比例系数，对于不互联的接线方案 k取 1.1，互联的接线方案 k取 1.3);Co 为单位长度的线路投资:Cd 为出口断
4、路器的投资;n为线路的分段数;Cf 为分段开关的投资。 3 配电网的可靠性评估 配电网可靠性的评估方法有多种，本文采用故障模式后果分析法。 为满足配电网线路的 N1 要求，单环网接线正常运行时需预留 50%的裕量，目的是为了在线路出现故障时能通过联络开关恢复对故障线路的供电。当线路为三分段时，如果第一段出现故障则 N/3 用户的平均停运时间为线路的修复时间，由于联络开关的作用另外 2N/3 用户的平均停运时间仅为查找故障并通过联络开关恢复供电的倒闸操作时间。所以此时的用户停电持续时间总和为 (3) Rg 式中为线路的供电半径;为线路的平均故障率(此处并未考虑分段开关本身的故障率);n 为线路的
5、分段数;r 为线路的平均修复时间;i 为线路的分段序号;t 为线路的倒闸时间。由式(3)可见，线路的不同分段情况将对其可靠性产生不同的影响。 4 中压线路停电损失计算 配电系统的停电损失分为直接经济损失和间接经济损失，前者即为供电部门因为系统停电而减少的经济效益，后者即为停电造成的社会影响所引起的经济损失。计算停电损失的方法有多种，它们大多是建立在对用户进行详细调查的基础上，这种调查的实施难度较大且所得数据的准确性也较差。产电比是指某一时期(年)某一地区内国民生产总值(GDP)与所消耗电能的比值(元/kwh)，它描述了某一时期(年)某一地区内单位电能所创造的经济效益，是对电能货币价值的一种社会
6、度量。利用产电比计算的停电损失为 式中 Ll 为直接经济损失;L2 为间接经济损失;L 为系统总的停电损失;P1 为线路所带的最大负荷;SAIDI 为系统平均停电持续时间;a 为电力企业的综合售电收益，即电力企业的供电纯利润(元/kwh)，它是售电价与企业供电成本的差值;k 为产电比。 三、配电网最优分段数的设置 1 分段数一总费用曲线 分段数一总费用曲线是指在一定的供电半径下配电线路的分段数与线路投资年值年停电损失和年总费用的关系曲线。下面仍然以电缆单环网接线为例进行分析，其它接线模式也具有相似规律。不同供电半径时的分段数一总费用曲线分别如图 4 和图 5 所示。 可见随着分段数的增加线路的
7、停电损失在相应地减少，即线路的供电可靠性得到了提高。当停电损失降低到一定程度后，随着分段数的增加则停电损失减小的趋势将变缓。 2 最优分段数与供电半径的对应关系 利用公式(l)(6)计算得到的配电网在各种接线模式下最优分段数与供电半径的对应关系，其中分段数为 1 即为不分段情况。可见线路的最优分段数与供电半径密切相关，随着供电半径的增大最优分段数也在逐步增加;最优分段数越大，其对应的供电半径也就越长。 四、影响最优分段数设置的因素 1 分段开关造价的影响 当线路的供电半径一定时，各种接线模式的最优分段数将随着分段开关造价、产电比、线路的线型和综合售电收益等因素的变化而变化，不同的参数对最优分段
8、数的影响程度不同。当分段开关的造价不同时，电缆单环网接线模式的计算结果如表 3 所示。 可见分段开关造价越高则相同供电半径对应的最优分段数越少。这是因为分段开关造价越高则线路增加分段数所需增加的投资越多，而停电损失未发生变化。 线路故障率和修复时间的影响线路的故障率越高则修复时间越长，进而导致了可靠性的降低以及停电损失的增大，此时停电损失随线路分段数的增加而下降的趋势也会越明显，如图 4 和图 5 所示。在线路投资不变的情况下，总费用曲线的最低点将向右平移，从而使线路的最优分段数也相应地增大。 五、结论 配电线路的最优分段数与供电半径密切相关。随着供电半径的增大最优分段数也在逐步增加;同时最优分段数越大，其对应的供电半径也就越长。在供电半径为 3km 时，大部分配网接线模式的最优分段数为 3。
