淺論配電網的設計與設備選型
(佛山電力設計院廣東佛山528000) 練振輝
摘要：本文對配電網的設計與設備選型進行了論述，并結合近年來城網的改造經驗，提出了較為具體的方案。
關鍵詞：供電可靠性 網架結線 短路電流計算 高低壓開關 變壓器 配網自動化
一、序言
隨著經濟的高速發展，人們對供電的要求越來越高，目前全國開展的城網改造最重要的目標是提高供電可靠性和節能降損，而供電可靠性和節能降損又與配電網的設計與設備選型息息相關，為滿足供電可靠性和節能的要求，配電網的設計與設備選型均要做到經濟與安全的統一。
二、網架結線
1.輻射式結線：(如圖一所示)這種網架結線簡單，投資較小，維護方便，但是供電可靠性較低，適合于架空線的支線和市區內非重要的電纜支線。
2.多回路電纜平行結線：(如圖二所示)這種網架結線方式適用于靠近變電站或開關站的大容量用戶，不必采用備用電纜，保證有充足的供電能力，可以提高電纜的利用系數，二回路時，正常每回咱可帶50%的負荷，三回路時66.6%，四回路時75%，供電可靠性較高。
3.“二減一”環網電纜結線：(如圖三所示)這種就是現在經常采用的“手拉手”網架結線，一般開環運行，適用于要保證有雙電源的小區供電，此種結線方式簡明靈活，易于倒供電。當環網中任一段電纜故障時可由人工倒閘(將來發展為自動倒閘)轉供電，每回饋線的最高負荷應控制在段電纜安全載流量的50%以下，當環網內出現新負荷時，可以采取將電纜解口的方法接入以減少電纜迂回，節省電纜投資。
4.專用備用線的“三減一”環網電纜結線：(如圖四所示)這種網架結線比“二減一”環網結線大大提高了電纜的運行率，同時解決大量電纜出線的困難，采用一根專用備用線作為多根電纜的事故備用，備用電纜不帶負荷或帶少負荷，使環網電纜的運行率提高到近100%。
5.架空拉手環式：(如圖五所示)拉手環式是一個兩端都有電源，開環運行的網絡，任何一端都可以供給全線負荷，主干線上由若干分點形成的各個分段中的任何一個分段停電時，都可以不影響其它分段的供電，這種網架結線投資比輻射式結線要高些，但可靠性比較高，適合于大中城市邊緣，小城市、鄉鎮也可采用。
6.架空雙線放射式：(如圖六所示)這種接線是常說的雙T接，任何一回線路事故或檢修停電時，都可由另一回線路供電，這兩回線路最好不要同桿架設，否則會減低供電可靠性，由于需要兩處路徑，因而造價較高，只適合一般城市的雙電源用戶。
三、短路電流計算
在供電系統中危害最大的故障是短路，而為了正確選擇和校驗電氣設備，避免在短路電流作用下損壞電氣設備，必須要計算短路電流。嚴格來說，任何一個電力系統，無論其容量大小，要準確計算某處的短路電流都不是件易事。好在大部分實際問題的解決并不要求非常準確的計算結果，實用中只需采用能滿足工程要求的近似算法，圖七是最常用的配電系統接線圖。由圖七可知，要計算短路電流，必須掌握以下參數：
(1) 110kV或220kV側系統阻抗標么值；
(2) 變電站是110kV還是220kV變電站；
(3) 主變的容量、數量、主變阻抗電壓百分比及其運行方式；
(4) 110kV系統有無接入電廠；
(5) 變電站至配變處是采用架空線還是電纜?長度多少?實際設計中，向變電站設計人員了解變電站10kV母線的短路電流，就可以算出d2,d3點的短路電流。下面以某一220kV變電站為例來進行短路電流計算：其10kV母線的穩態短路電流是25.1kA，變電站至配變處是采用電纜，長度1km，10kV變壓器的型號是：S9－M－800kVA/10.5，10.5/0.4kV，D，Yn11,Uk=4.5%。10kV母線的阻抗標么值X1=5.5/25.1=0.2191電纜線路的阻抗標么值X2=0.08·1·(100/10.52)=0.072510kV變壓器的阻抗標么值X3=4.5/0.8=5.625d2點的穩態短路電流I2=5.5/(0.2191＋0.0725)=18.86kA,d3點的穩態短路電流I3=144.3/(0.2191＋0.0725＋5.625)=24.39kA,由上述的計算結果可以對開關及電纜進行校驗，非常方便。其實，變電站10kV母線的穩態短路電流一般控制在27kA以下，因此高壓開關的額定短路開斷電流(有效值)選31.5kA，額定動穩定電流(峰值)選80kA就可滿足要求。而高壓電纜的選擇必須先由上述方法計算出短路電流，然后進行熱穩定校驗。
四、配網設備
1.高壓成套設備：
(1) GG－1A型固定式高壓開關柜：這是比較早期的開關柜，可以裝配SN10－10型少油斷路器和ZN28A－10系列真空斷路器，上下配隔離開關無接地開關，外形難看，笨重，防護等級極低，現已很少采用；
(2) XGN2－10Z箱型固定式金屬封閉開關設備：主開關采用ZN28A－10系列真空斷路器，上下配隔離開關帶接地開關，特別適用于頻繁操作的場合；
(3) HXGN－12型交流金屬封閉開關設備(環網柜)：主開關采用負荷開關，包括產氣式的BK3和真空式的ZFN－12，用于開斷和關合負荷電流，也可將負荷開關與高壓熔斷器聯合使用，代替昂貴的斷路器，即用高壓熔斷器切斷短路電流及過負荷電流而具有承擔斷路器的功能，而負荷開關承擔正常情況下回路的通斷。一般適用于額定電流小于630A且不要求繼電保護的地方；