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摘要：中压电缆网是配电网的重要组成部分，也是配电网提高供电可靠性的解决方案之一，可靠性评估指标是衡量整个配电网系统可靠性的准则和依据，本文在总结中压电缆网常用接线方式的基础上，设定可靠性指标计算的边界条件，采用故障模式后果分析法计算各种接线方式的理论可靠性并进行对比，为各地中压电缆网架结构的选择提供理论依据。
关键词：电缆网；可靠性评估；接线方式；网架结构
1引言
在配电网系统可靠性评估中，可靠性评估指标是衡量整个配电网系统可靠性的准则和依据，配电网系统可靠性指标设定和选择的合适与否直接关系到评估结果的可信度。
对于配电设施厂家来说，利用配电系统可靠性统计的原始数据可以更好的发现设备使用中的弱点，进而提高设备的品质。
对于工程技术人员来说，利用配电系统可靠性数据可以在编制运维计划、设备检修计划等的时候提供有益的资料。
对于规划设计人员来说，利用配电网系统可靠性数据可以提高配电网络的规划建设水平，也是工程方案比选的重要依据。
中压电缆网是配电网的重要组成部分，也是配电网提高供电可靠性的解决方案之一本文总结中压电缆网6种典型接线方式：双射式、单环式、双环式、N供一备、“N-1”单环网，设定可靠性指标计算的边界条件，采用故障模式后果分析法对各种典型接线方式进行理论可靠性计算，为实际选择中压电缆网提供参考。
2中压电缆系统接线方式
中压电缆网的典型接线方式主要有单射式、双射式、单环式、双环式、N供一备、“N-1”单环网6种类型，其特点、适用范围总结如下：
2.1单射式
自一个变电站（开关站）的一条中压母线引出一回线路，形成单射式接线方式。该接线方式不满足“N-1”要求，由于不考虑故障备用，主干线正常运行时的负载率可达到100%。
一般仅作为一种过渡方式，随着网络的加强，可逐步发展为单环式接线。
2.2双射式
自一个变电站（开关站）的不同中压母线引出双回线路，形成双射接线方式；或自同一供电区域不同方向的两个变电站（开关站）、或同一供电区域一个变电站和一个开关站的任一段母线引出双回线路，形成双射接线方式。
该接线方式不满足“N-1”要求，由于不考虑故障备用，主干线正常运行时的负载率可达到100%。与单射式电缆网相比，双射网更易于为用户提供双路电源供电，一条电缆故障时，用户配变可切换到另一条电缆上。
双环网一般也作为一种过渡方式，随着网络的加强，可逐步发展为双环式接线。
2.3 单环式
自同一供电区域的两个变电站（开关站）的中压母线，或一个变电站（开关站）的不同中压母线馈出单回线路构成单环网，开环运行。任何一个区段故障，闭合联络开关，将负荷转供到相邻馈线，完成转供，在满足“N-1”的前提下，主干线正常运行时的负载率仅为50%。由于各个环网点都有两个负荷开关（或断路器），可以隔离任意一段线路的故障，客户的停电时间大为缩短，只有在终端变压器（单台配置）故障时，客户的停电时间是故障的处理时间，供电可靠性比单电源辐射式大大提高。
一般采用异站单环接线方式，不具备条件时采用同站不同母线单环接线方式；在单环网尚未形成时，可与现状架空线路暂时拉手。
单环接线主要适用于城市一般区域（负荷密度不高、可靠性要求一般的区域），工业开发区以及中小容量单路用户集中的电缆化区域。
这种接线模式可以应用于电缆网络建设的初期阶段，对环网点处的环网开关考虑预留，随着电网的发展，在不同的环之间通过建立联络，就可以发展为更为复杂的接线模式。所以，它还适用于城市中心区、繁华地区建设的初期阶段。
2.4 双环式
自同一供电区域的两个变电站（开关站）的不同段母线各引出一回线路或同一变电站（开关站）的不同段母线各引出一回线路，构成双环式接线。如果环网单元采用双母线不设分段开关的模式，双环网本质上是两个独立的单环网。在满足“N-1”的前提下，主干线正常运行时的负载率仅为50%。与电缆单环网相比，双环网更易于为用户提供双路电源供电，一条电缆故障时，用户配变可切换到另一条电缆上。
双环式接线适用于负荷密度大，对可靠性要求高的城市核心区、繁华地区，如高层住宅区、多电源用户集中区的配电网。
2.5 N供一备
指N条电缆线路连成电缆环网运行，另外一条线路作为公共的备用线路。非备用线路可满载运行，若某条运行线路出现故障，可以通过切换将备用线路投入运行，其设备利用率为N/(N+1)。
该模式的“N”值越大，设备利用率越高，但是运行操作复杂，一般N最大取4。大于4的接线运行方式复杂，同时联络线的长度较长，投资较大，线路负载率的提高也不再明显。
N供一备接线方式适用于负荷密度较高、较大容量用户集中、可靠性要求较高的区域，建设备用线路亦可作为完善现状网架的改造措施，以缓解运行线路重载，以及增加不同方向的电源。
2.6 “N-1”单环网接线
“N-1”单环网接线为电缆单环网接线的衍生模式，是南方电网配电网中应用的一种典型接线。常用有“2-1”单环网、“3-1”单环网和“4-1”单环网。 “2-1”单环网即为普通的电缆单环网接线，接线简单，运行方便，可满足“N-1”安全准则，但线路负载率较低，仅为50%。“3-1”单环网和“4-1”单环网接线运行方式较为复杂，但运行可靠性更高，线路负载率也相应提高。
3可靠性指标计算
本次研究采用故障模式后果分析法，利用元件的可靠性数据，在计算系统故障指标之前先选定某些合适的故障判据，然后根据判据将系统状态分为完好和故障两类的一种检验方法。该方法是以配电系统的元件组合关系、网架结构和运行特点为基础的，对分析不同接线模式的可靠性有好的适应性，因此应用较为广泛。
为便于比较，对电缆网接线的供电可靠性进行定量计算，采用系统平均断电持续时间作为可靠性评估的主要参考指标。计算边界条件为：
考虑的故障类型包括：一段主干电缆故障，即“N-1”；一段主干电缆检修时，另一段主干电缆故障，即“N-1-1”；环网单元故障；配变故障；分支电缆故障。
假设电缆发生故障的概率为0.005次/公里•年，环网单元故障率为0.02次/台•年，配变故障率为0.0065次/台•年，故障修复时间为1.0小时。线路的计划停电率为0.029次/公里•年，环网单元的计划停电率为0.0015次/台•年，计划停电时间为2.5小时/次。通过配网自动化进行电网重构的时间为0.3小时，备自投动作时间为8秒。假设主干电缆的平均长度为4公里。
各种电缆网接线的理论可靠性如表1所示。
4结论
由上述结果可以看出，单射式电缆网接线与双射式理论可靠性相同，因为双射网为2个单射网组成。单环网与双环网电缆网的理论可靠性相同，高于单射式电缆网，N供一备电缆网高于单环式和单射式电缆网，“4-1”单环网的理论可靠性最高。
参考文献
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论文作者:李小峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/28
标签：接线论文; 电缆论文; 可靠性论文; 故障论文; 环网论文; 方式论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第21期论文;