城市配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)改造的分析

何靜安

摘要:配電網(wǎng)直接與用戶相連是電力系統(tǒng)的終端，整個(gè)電力系統(tǒng)對(duì)用戶的供電能力與供電質(zhì)量都必須通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)與保障。中壓配電網(wǎng)的規(guī)劃改造與建設(shè)已成為電力發(fā)展的一項(xiàng)十分重要的工作。它不僅牽涉到電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性，而且對(duì)整個(gè)電力工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)；電網(wǎng)規(guī)劃；負(fù)荷預(yù)測(cè)；建設(shè)改造；配電網(wǎng)自動(dòng)化

1 城市配電網(wǎng)規(guī)劃的重要性

1.1電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)周期較長(zhǎng)，建成后短期內(nèi)一般不會(huì)有大的變動(dòng)。城市配電網(wǎng)在城市的發(fā)展過(guò)程中，由于負(fù)荷發(fā)展的不確定性，城市配電網(wǎng)規(guī)劃的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需根據(jù)負(fù)荷發(fā)展情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與改變。

因此，城市配電網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)整或更新周期要比高壓輸電網(wǎng)規(guī)劃復(fù)雜與頻繁。例如：近年來(lái),我市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū),工業(yè)區(qū)等的用電負(fù)荷迅速增長(zhǎng),經(jīng)常發(fā)生過(guò)載或滿載現(xiàn)象,配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需根據(jù)現(xiàn)狀與負(fù)荷預(yù)測(cè)必要調(diào)整。

1.2城市配電網(wǎng)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一與城市的發(fā)展密切相關(guān)。城市配電網(wǎng)規(guī)劃是城市發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分，城市配電網(wǎng)必須與城市建設(shè)緊密配合，同步實(shí)施，并要有一定的超前意識(shí)且與城市景觀相協(xié)調(diào)?？茖W(xué)地制定城市配電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，滿足城市長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的用電需求，是一項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)。

1.3城市配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備量大面廣，為了解決供電瓶頸問(wèn)題，只憑經(jīng)驗(yàn)處理過(guò)負(fù)荷的線路或變壓器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有從總體上對(duì)城市配電網(wǎng)的設(shè)備與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化配置，最大限度地提高城市配電網(wǎng)的供電能力與供電質(zhì)量，才能夠發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

2 配電網(wǎng)規(guī)劃的步驟

2.1認(rèn)真分析配網(wǎng)現(xiàn)狀

詳細(xì)透徹地分析現(xiàn)有配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷情況及存在的問(wèn)題。主要內(nèi)容：現(xiàn)有電網(wǎng)的供電可靠性能否滿足用戶的要求，主要考慮N-1準(zhǔn)則的供電可靠性，故障條件下轉(zhuǎn)供負(fù)荷的能力；現(xiàn)有線路的導(dǎo)線截面、所帶負(fù)荷情況及負(fù)載率計(jì)算分析；現(xiàn)有電網(wǎng)正常運(yùn)行電壓水平與主要線路的電壓損失是否在規(guī)定范圍之內(nèi)；現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的絕緣水平與供電設(shè)備是否需要更新與改造；如何減少配電網(wǎng)的故障率等。

2.2調(diào)查電源發(fā)展情況，收集目前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3對(duì)收集的資料進(jìn)行歸納、分析，掌握城市負(fù)荷的發(fā)展規(guī)律，并進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。2.4電力平衡分析，制定規(guī)劃方案

根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行電力平衡的分析，對(duì)城區(qū)電力平衡按電壓等級(jí)進(jìn)行。規(guī)劃方案應(yīng)結(jié)合主網(wǎng)規(guī)劃按目標(biāo)年分階段分區(qū)進(jìn)行電力平衡，同時(shí)應(yīng)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展同步并適當(dāng)超前。

依據(jù)預(yù)測(cè)的負(fù)荷水平、分布情況及電力平衡分析結(jié)果制定配電網(wǎng)的規(guī)劃方案，提出新建變電站的站點(diǎn)位置、線路路徑方案，最終確定分期末及各規(guī)劃水平年的目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并給出電網(wǎng)現(xiàn)狀及各分期末的城網(wǎng)規(guī)劃地理接線圖。

2.5 統(tǒng)籌推進(jìn)配電網(wǎng)自動(dòng)化改造

配電網(wǎng)綜合的改造是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，沒(méi)有穩(wěn)定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與可靠的設(shè)備是不可能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化。由于早期的配電網(wǎng)絡(luò)已基本形成，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改造難度較大，要想提高自動(dòng)化水平，必須做好統(tǒng)籌規(guī)劃；同時(shí)，目前在配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方面缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)，需借鑒先進(jìn)城市的經(jīng)驗(yàn)，采取逐步推進(jìn)、分步實(shí)施的原則，逐步提高配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)水平。

3 配電網(wǎng)規(guī)劃的指導(dǎo)思想

配電網(wǎng)的建設(shè)與改造應(yīng)與城市高壓主網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)重點(diǎn)從下面幾點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃與改造：

3.1根據(jù)城市遠(yuǎn)期總體規(guī)劃與負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，先確定各規(guī)劃區(qū)的密度及負(fù)荷分布，然后合理分配各個(gè)變電所的供電區(qū)域及供電半徑，確定配電線路的走向、網(wǎng)絡(luò)接線方式、不同變電站之間的聯(lián)絡(luò)方式等。要合理的劃分各變電站的供電區(qū)域與合理安排變電站的新建、增容時(shí)間，使每個(gè)變電站的負(fù)荷趨于平衡，發(fā)揮各變電站的最大效益。

3.2解決當(dāng)前城市配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，增強(qiáng)配電線路環(huán)網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力，提高配電網(wǎng)“手拉手”供電水平。新架設(shè)的主干線應(yīng)按長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃一次建成，并有較強(qiáng)的適應(yīng)性，基本保證10年內(nèi)不做大的改造。調(diào)整負(fù)荷過(guò)大的饋線，使每條饋線在各種運(yùn)行方式下都能相互轉(zhuǎn)供。

3.3新建的開(kāi)閉所、配電站應(yīng)采用按環(huán)網(wǎng)接線設(shè)計(jì)，實(shí)施開(kāi)環(huán)運(yùn)行。設(shè)備選型等方面應(yīng)考慮配電自動(dòng)化的需要，選用運(yùn)行安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、維護(hù)方便(少維或免維護(hù))、操作簡(jiǎn)單、環(huán)保型、節(jié)能型的設(shè)備。積極采用適合國(guó)情的新技術(shù)、新設(shè)備。中壓配電設(shè)備應(yīng)向絕緣化、無(wú)油化、緊湊型及智能型發(fā)展，并具備實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的功能，滿足配電自動(dòng)化發(fā)展的需要。

3.4無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)全面規(guī)劃、合理布局、分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡的原則進(jìn)行配置，可采用分散就地補(bǔ)償與變電站集中補(bǔ)償相結(jié)合的方式，無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)能根據(jù)無(wú)功功率(或無(wú)功電流)進(jìn)行分組自動(dòng)投切。

3.5在城市配電網(wǎng)改造建設(shè)的同時(shí)應(yīng)綜合考慮進(jìn)行通信通道的建設(shè)，合理利用電纜隧道、電纜溝、電纜排管及架空線路的路由資源。電力電纜管溝應(yīng)預(yù)留自動(dòng)化通信通道，逐步實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行操作的現(xiàn)代化。

4 配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)原則

配電網(wǎng)規(guī)劃要充分考慮110kV及以上電壓等級(jí)的主網(wǎng)規(guī)劃，切實(shí)考慮110kV變電站之間的10kV環(huán)網(wǎng)(外環(huán))的重要性，完善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。配電網(wǎng)應(yīng)力求接線簡(jiǎn)單、安全可靠。并要適度超前，使之有足夠的運(yùn)行靈活性與備用容量。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足“N-1”安全準(zhǔn)則。

在接線上盡量遠(yuǎn)近結(jié)合，利用與改造原有線路走廊，采用環(huán)網(wǎng)接線，開(kāi)環(huán)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)、沒(méi)有條件的線路、郊區(qū)線路可以為放射形。饋線分段原則：每條主干線均應(yīng)裝設(shè)分段開(kāi)關(guān)進(jìn)行分段，按供電范圍與負(fù)荷分布宜分為3至4段，每段負(fù)荷控制在1000kW或配變戶數(shù)5至6個(gè)，市區(qū)線路0.5～1km裝設(shè)分段開(kāi)關(guān)，郊區(qū)線路2km左右裝設(shè)分段開(kāi)關(guān)。分支線應(yīng)加裝斷路器。

市區(qū)中壓配電網(wǎng)供電半徑應(yīng)不大于3km，郊區(qū)小于5km，中心區(qū)不超過(guò)2km。為降低線路損耗及滿足末端電壓質(zhì)量的要求，低壓配電線路的供電半徑一般不大于250m，市中心或負(fù)荷密集區(qū)控制在100～150m，郊區(qū)可適當(dāng)擴(kuò)大，但不應(yīng)超過(guò)400m。公用配變的負(fù)載率控制在40%～80%，當(dāng)負(fù)荷超過(guò)80%時(shí)，增設(shè)新的配電變壓器。

5 規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

5.1配電線路

新建配電線路應(yīng)使用絕緣導(dǎo)線，對(duì)裸導(dǎo)線線路應(yīng)逐步進(jìn)行絕緣化改造。個(gè)別地方如城市中心繁華地區(qū)、住宅小區(qū)、交通廣場(chǎng)、市政有特殊要求、架空線路走廊受限制等地區(qū)采用電力電纜。

導(dǎo)線截面選擇應(yīng)考慮城市電力網(wǎng)的發(fā)展一次建成。架空線路的設(shè)計(jì)(線間距離、排列方式等)、施工(桿上配電設(shè)備的安裝)要為實(shí)施配電網(wǎng)的不停電作業(yè)創(chuàng)造條件。為使分區(qū)的配電網(wǎng)有明確的供電范圍，提高供電可靠性與安全作業(yè)的環(huán)境，架空配電線路盡量不相互交叉跨越，若確實(shí)需要，應(yīng)局部采用電纜。

架空主干線截面一般采用240mm2，分支線截面不小于95mm2，10kV電力電纜應(yīng)采用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，絕緣等級(jí)選用8.7/10kV，并根據(jù)電纜敷設(shè)方式與敷設(shè)地點(diǎn)確定電纜型式，滿足熱穩(wěn)定與額定電流的要求。電纜主干線一般選用300mm2，次干線120mm2，分支線不小于70mm2。為了提高供電可靠性，在主干線上不應(yīng)使用電纜分支箱，裝設(shè)環(huán)網(wǎng)柜對(duì)負(fù)荷進(jìn)行分配。

5.2開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所

為了解決變電站10kV出線及線路走廊不足的問(wèn)題，合理地利用變電站10kV出線開(kāi)關(guān)柜及地下通道的資源，應(yīng)該相應(yīng)建設(shè)一定數(shù)量的開(kāi)閉所(負(fù)荷具有較大發(fā)展?jié)摿r(shí)，可考慮建設(shè)開(kāi)關(guān)站)；大型住宅區(qū)也應(yīng)建設(shè)相應(yīng)的開(kāi)閉所向若干個(gè)配電站供電。

開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所一般應(yīng)為獨(dú)立式建筑，為減少占地面積，在條件許可的地方，應(yīng)優(yōu)先考慮開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所與配電站(室)合建。開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所位置應(yīng)考慮進(jìn)出線方便、近捷，宜建于城市主要道路的路口附近、兩座高壓變電站的饋線交叉點(diǎn)以及負(fù)荷密集區(qū)，以便加強(qiáng)配電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)。

開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所應(yīng)有兩回及以上的進(jìn)線電源，其電源應(yīng)取自同一變電站的不同母線或不同變電站。開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所的接線應(yīng)力求簡(jiǎn)化，一般采用單母分段，兩回進(jìn)線，6～10回出線，開(kāi)關(guān)站進(jìn)出線采用斷路器并配置微機(jī)型保護(hù)裝置。開(kāi)閉所進(jìn)出線采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合電器設(shè)備。

當(dāng)開(kāi)閉所內(nèi)單臺(tái)變壓器容量在1000kVA以上的10kV開(kāi)關(guān)應(yīng)采用斷路器并配置定時(shí)限保護(hù)裝置。附設(shè)在其它建筑物內(nèi)或貼在高層建筑外側(cè)的開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所必須采用干式變壓器與無(wú)油開(kāi)關(guān)的配電裝置。

開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所應(yīng)按無(wú)人值守要求設(shè)計(jì)，配電自動(dòng)化及通信、電源同步建設(shè)。應(yīng)設(shè)置直流屏為保護(hù)、操作與自動(dòng)化提供工作電源。應(yīng)根據(jù)運(yùn)行需要裝設(shè)必要的備自投裝置。開(kāi)關(guān)站、開(kāi)閉所、配電所應(yīng)預(yù)留配電自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控終端設(shè)備的位置。

5.3 配電站、配電室

在新建的住宅區(qū)，根據(jù)負(fù)荷發(fā)展水平或住宅小區(qū)的建筑規(guī)劃面積，累計(jì)10000～20000m2應(yīng)建一座配電站。配電站應(yīng)靠近負(fù)荷中心，宜采用高壓供電到樓的方式，一般應(yīng)為獨(dú)立式建筑，滿足通風(fēng)、防火、防潮、防小動(dòng)物等要求。

配電站(室)應(yīng)按最終容量設(shè)計(jì)，建設(shè)初期按照設(shè)計(jì)負(fù)荷選裝變壓器，變壓器單臺(tái)容量不宜超過(guò)630kVA。變壓器應(yīng)選用全密封、全絕緣的型號(hào)，應(yīng)采用免維護(hù)的S11及以上節(jié)能型變壓器，逐步推廣非晶合金變壓器與單相變壓器。

為了在三相負(fù)荷不平衡狀況下變壓器容量得以充分利用，并有利于抑制三次諧波電流，三相配電變壓器應(yīng)選用繞組接線方式為Dyn11方式。配電站(室)內(nèi)低壓為單母線分段帶聯(lián)絡(luò)，低壓母線應(yīng)絕緣化。公用變壓器應(yīng)裝設(shè)配變監(jiān)測(cè)終端，有條件的地區(qū)可加裝綜合配電箱，對(duì)配變進(jìn)行監(jiān)控、補(bǔ)償、保護(hù)。

5.4配電自動(dòng)化

配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)按照調(diào)控一體化的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行功能配置。其硬件、軟件應(yīng)滿足安全性、可靠性、實(shí)用性、開(kāi)放性、擴(kuò)展性與容錯(cuò)性。應(yīng)選用平臺(tái)化、模塊化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，便于擴(kuò)展與現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)。網(wǎng)際間要有安全保護(hù)措施與防病毒措施。

6結(jié)語(yǔ)

城市配網(wǎng)規(guī)劃對(duì)配網(wǎng)改造與建設(shè)起著主導(dǎo)作用，必須科學(xué)規(guī)劃的中低壓配電網(wǎng)絡(luò),逐步形成供電可靠、經(jīng)濟(jì)合理的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),為供電企業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)帶來(lái)多方面的效益。

參考文獻(xiàn)

[1]Q/GDW156—2006.城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].

[2]范明天.中國(guó)配電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)問(wèn)題研究[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.