巴黎_新加坡中压配电网供电模型启示

DIANLIYUDIANGONG

ISSN1674－6104CN35－1296／TM

巴黎、新加坡中压配电网供电模型启示

RevelationonPowerModelsofMVDistributionNetworkofParisandSingapore吴

涵1，2，林韩3，温步瀛2，陈彬4，张功林4

（1.福建省电力有限公司技术中心，福建福州350007；2.福州大学电气工程与自动化学院，福建闽侯350108；

3.福建省电力有限公司，福建福州350003；4.福建省电力有限公司电力科学研究院，福建福州350007）

摘要：分析了巴黎、新加坡特色鲜明的配电网结构，总结了国外发达城市中压配电网供电模型及特点，提出了由典型供电模型组成简单、统一、合理的中压配网设计理念。关键词：城市电网；网架结构；供电模型；设计思路

Abstract：ThispaperanalysesthedistinctfeaturesofthemediumvoltagenetworkstructureofParisandSingapore，andsummarizesthepowermodelsanddesignideasoftheMVdistributionnetworkofforeigndevelopedurban.ThusthispaperpresentsthedesignideathattheMVdistributionnetworkshallbesimple，uniformandreasonable，andcomposesoftypicalpowermodels.Keywords：urbangrid;networkstructure;powermodel;designidea

中图分类号：TM727.2

文献标识码：A

文章编号：1674－6104（2010）02－0004－04

引言

随着我国经济尤其是城市经济的快速发展，城市电网供电可靠性、电能质量与城市经济发展要求的矛盾越来越突出。其中，中压网架结构无序发展是其重要原因之一［1］。本文通过研究分析巴黎、新加坡中压配电供电模型和设计思路，探讨简单、统一、合理的城市电网网架结构，为福建省城市电网的中压典型供电模型设计提供参考。

分区再一分为二，显示了良好的可扩展性（见图2）。

1.2

新加坡典型供电模型［3］

在城市各分区内，变电站每两回22kV馈线构

1

1.1

巴黎、新加坡典型供电模型［2］

巴黎典型供电模型

巴黎采用类似开闭所的“手拉手”的供电模型。

图1

巴黎开闭所“手拉手”典型供电模型

即每个变压器接一段母线，引出4条（左、右各出2回）大截面电缆。每条电缆出线（类似开闭所）又出6条馈线和一条大用户专线向外供电，覆盖一条街道，通常在道路两侧人行道各敷设3回，分别向道路两边用户供电。这6条馈线为一组，其与相邻变电所的另一组形成“手拉手”方式，实现N-2［2］（见图1）。

巴黎城市电网具有鲜明的环状结构：外环、中环和内环，三环又将其分割成4个分区，各个变电站就处于分区之间，每个环内的变电站向两侧的分区供电。当负荷增加时，可在分区之间增加一变电站，将

图2

巴黎城市电网扩展图

-4-

成环网，形成花瓣结构，称之为梅花状供电模型（见图3）。不同电源变电站的每两个环网中间又相互连接，组成花瓣式相切的形状。其网络接线实际上是由变电站间单联络和变电站内单联络组合而成。站间联络部分开环运行，站内联络部分闭环运行，而两个环网之间的联络处为最重要的负荷所在［4］。

图3新加坡梅花状典型供电模型

由一个变电站的一段母线引出的一条出线环接多个配电站后，再回到本站的另一条母线，由此构成一个“花瓣”。多条出线便构成多个“花瓣”，多个“花瓣”构成以变电站为中心的一朵“花”。每个变电站就是一朵“梅花”，原则上不跨区供电，通过“花瓣”相切的方式满足故障时的负荷转供，构成多朵“梅花”供电的城市整体网架（见图4），显示了良好的可扩展性。

图4

新加坡城市电网扩展图

2

国外城市中压网架设计启示

2.1

网架设计标准化，模型化

国外电力公司十分重视大城市的中压网架建

设，其中压网架由统一的供电模型组成，如巴黎市的“手拉手”开闭所供电模型、新加坡的“梅花”供电模型。标准化、模型化设计可大大减少规划设计部门的工作量，方便配电网扩展，利于实现自动化，采用统一的控制策略，并为中压侧用户的接入提供明确的入网标准和评估体系。

2.2模型设计应结合城市特征

具体设计模型时，需结合城市的特征，而其很大

程度上体现在地形地域方面，如巴黎的典型三环设计就是根据巴黎城市地形地域设计。巴黎共分为20个区，由里往外延展一圈圈布置（见图5）；而新加坡国家较小，各地区发展相对均衡，地势低平（平均海拔15m，中部山丘最高海拔仅166m），为采用统一的梅花状供电模型建设提供可能。

图5

巴黎城市特征示意图

2.3模型应具备可扩展性

巴黎城市在分区与分区之间通过新增一变电

站，显示其供电模型良好的扩展性。新加坡利用“花瓣”相切易扩展的特点进行网架标准化建设。供电模型应具备良好的扩展性，随着城市的不断发展，负荷的不断延展增加，展示其高灵活性，这是电网统一建设的保障。

2.4

各级配电网协调发展［4，5］

巴黎三环的城市电网具有哑铃型的特点，其远

郊的400kV环网保证了骨干电网的运行安全和稳定，20kV环网保证了对用户供电的灵活性和可靠性，而中间电压等级225kV电网采用了相对薄弱的

辐射状结构。这样既满足用户对供电可靠性的要求，同时也降低了不必要的资金投入。我国城市电网规划建设也应以提高可靠性为基本原则，促进高、中、低压网协调发展。在重视典型供电模型设计的同时，借鉴国外配网发展的先进思想，不强求层层“N-1”，适当考虑层与层之间的负荷转移和相互支援，使中压配电网供电模型具备良好的负荷转移能力。这样既满足用户对供电可靠性的要求，又节约资金。

3

福建省中压配电网网架设计思路探讨

3.1

分区典型设计［9-11］

相比国外大都市，福建省城市各片区发展不平

-5-

衡，电网现状不尽相同。考虑城市各片区的功能定位、饱和负荷等因素，对其进行网格化分区，差异化地设计供电模型具有一定合理性。在实际设计中，各分区内电源特征（位置和数量）、负荷性质及其分布、地域地形特征等因素都将影响供电模型的设计。

3.2因地制宜设计模型

城市特征很大程度表现在地形地域特征上，而

负荷分布特征与此又是紧密相联。地势平坦地区（如平原地形）的负荷分布一般呈圆形；而受山体和河流阻隔的条形地形，其负荷分布也将呈现条形，如图6所示(实心圆表示负荷点、双环圆表示变电站)。此外，负荷分布还可抽象细化为扇形分布、散点状分布、三角形分布、梯形分布等。以下针对常见的圆形分布和条形分布，举例介绍其适用的供电模型。

图6

负荷分布特征

在负荷圆形分布下，采用架空多联络设计的单元供电模型如图7所示。若采用开闭所接线，其所形成的单元供电模型如图8所示。

图7

架空多联络单元图8

开闭所单元供电供电模型示意图

模型示意图

在负荷条形分布下，采用电缆单环网设计的单元供电模型如图9所示。

图9

单环网链式单元供电模型示意图

-6-

3.3模型扩展方式

负荷圆形分布且均匀时，随着负荷不断增长，通

过新增电源点，可向其四周不断扩展延伸。图10为开闭所单元供电模型的扩展图，其站与站间通过开闭所“手拉手”进行联络，形成“田字型”的网架扩展思路，如图11所示（其中阴影部分为地形特征示意图）。

图10

开闭所供电图11

田字形网架模型扩展图

扩展示意图

负荷飘带状条形分布时，随着条形负荷向两端不断扩展延伸，可通过在其两侧新增电源点，向两侧不断延伸。图12为电缆单环网链式供电模型的扩展

图，通过将站内单联络改造为站间单联络的方式进行网架扩展，形成“长条状”的网架扩展思路，如图

13所示。

图12单环网链式供电模型的扩展图

图13长条状网架扩展示意图

3.4各级电网的衔接

对于输电网、高压配电网、中压配电网的配合，

建议按以下原则考虑：220kV枢纽变、中间变，其与

供区内送出的下级高压配电网、中压配电网的关系按照“强、简、强”设置。220kV终端变，其与供区内送出的下级高压配电网、中压配电网的关系按照“简、强、强”设置。

3.5统一规划，分步实施

福建省配电网中压网架标准化建设将是项长期

的任务，期间逐步改造也值得分析探讨。建议采取统一规划，分步实施的原则。对于新建开发区，直接遵循所设计的供电模型进行标准建设，而城市成熟区，

原则上不宜立即进行大规模改造，但应有预见性地

为将来改造创造条件，待条件成熟后（如部分区域电力设备接近运行寿命期时），进行小范围的改造，通过逐步“蚕食”，最终完成改造。

同时，标准化建设改造也应循序渐进，随着负荷增长及用户对高可靠性的不断要求，最终过渡到终极供电模型。接线模式具有良好的过渡性，如架空线路可由单辐射，逐步通过联络，形成单联络、两联络、多联络的接线模式；而电缆线路也可由单环网过渡到两供一备、三供一备、双环网，最终过渡到多联络的双环网这一接线模式。这就为逐步改造中压网架，实现统一标准建设提供可能。

设与改造工作。

4结语

福建城市中压配电网架建设可借鉴发达国家的

经验，进行典型供电模型设计。这样可以进一步规范城市中压配电网的发展，并有预见性地在城市规划中预留站址和通道资源，使配网建设朝正确的方向发展，为用户提供更好的服务。参考文献

［1］陈章潮，程浩忠.城市电网规划与改造［M］.北京:中国电力

出版社，2007.

［2］范明天，张祖平.中国配电网发展战略相关问题研究［M］.

北京:中国电力出版社，2008.

［3］李天友，金文龙，徐丙垠，等.配电技术［M］.北京:中国电力

出版社，2008.［4］姜

宁，王之伟，倪

炜，等.借鉴国际先进规划理念建设

南京坚强城市电网［J］.供用电.2007，24（5）：1-4.［5］张功林，林

韩，张榕林，等.配网发展若干问题探讨［J］.

刚，等.中压配电网各种接线模式的

电力与电工，2009，29(4):8-9.［6］葛少云，张国良，申

最优分段［J］.电网技术，2006，30(4):87-91.

［7］王成山，王赛一，葛少云，等.中压配电网不同接线模式经

济性和可靠性分析［J］.电力系统自动化，2002，26(24):

3.6完成配套典型供电方案设计［8］

在完善典型供电模型设计的基础上，应进行与

各典型供电模型相配套的用户供电方案设计与建设，包括配套自动化建设、继电保护配置、配电变压器选择与安装、导线选型等。积极应用新技术、新设备，不断提高中压电网可靠供电能力，并注意工程建设实效，推广典型供电模型。坚持因地制宜的原则，防止盲目追求高标准、超豪华，也要避免低水平重复建设。

3.7完善导则相关内容

《福建城市中低压配电网建设改造技术导则》只

简单介绍了国内典型中压配电网的基本接线形式，未论及供电模型。建议对福建配电网状况进行细致分析，以满足饱和负荷为前提，因地制宜地建立配电网典型供电模型；修编导则，用以指导后续的城网建

34-39.

［8］农村电气化村典型供电模式应用案例编委会.新农村电

气化村典型供电模式应用案例［M］.北京:中国电力出版社，2008.

（收稿日期：2010-04-28）

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!科学家发现碳纳米管产生大电流

麻省理工学院科学家发现利用碳纳米管可产生大电流，为超小型设备提供电能，而且碳纳米管产生的电能是同等重量锂电池的100倍。参与研究的科学家称，此项发现翻开了能量研究领域的崭新一页。

麻省理工学院科学家介绍了实验过程：首先制备直径仅几十亿分之一米的碳纳米管，然后在其表面涂覆一层燃料，利用激光束或高压火花点燃碳纳米管一端的燃料，沿碳纳米管长度方向随即将产生快速移动的热波，如同导火索点燃后，火焰沿导火索快速移动的情景。

燃烧产生的热量迅速传入碳纳米管，热量在碳纳米管的传播速度比在燃料的传播速度快数千倍。随着碳纳米管的热量反馈回燃料，沿碳纳米管长度方向形成了一个热波。实验证明，当温度为3000K时，沿碳纳米管传播的热环的速度非常快，是燃料化学反应产生热量速度的10000倍。

事实证明，燃烧产生热量的同时，也推动电子沿碳纳米管移动，从而产生很大的电流。实验首次预测了燃烧产生的热波能被碳纳米管引导，并且热波可推动电子沿碳纳米管前进。现在，实验所用的这套系统已经能够提供电能。从质量方面比较，碳纳米管产生的电能是同等质量锂电池的100倍，这套系统产生的电能比通过常规热电计算所估算的结果大很多。

这套系统可运用在超小型电子设备和环境传感器设备。从理论上来说，这套系统在使用前可无限期地保持能量，而普通电池电量在使用前就已逐渐衰减。将碳纳米管进行排列后，也可用于为大型设备提供足够的能量。

研究者计划采用不同种类的涂覆材料进行试验，使这套系统产生交流电，以开辟更多的用途。目前，系统电能效率较低，许多能量都以热量形式散失，研究小组计划通过采取一定的措施来提高其热电转换效率。

［摘自《中国电力》2010，（5）］

-7-