10kV配電網(wǎng)建設(shè)優(yōu)化措施研究

(國(guó)網(wǎng)河南省電力公司濟(jì)源供電公司,河南濟(jì)源 459000)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也越來(lái)越迅速，人們對(duì)電力的需求逐漸加大，對(duì)電力質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，電力成為社會(huì)不可或缺的部分。雖然我國(guó)在配電網(wǎng)建設(shè)方面不斷加大投入，但是用電情況相對(duì)于國(guó)際先進(jìn)水平仍有一些差距，為了更好地滿足人民生活需求，使電網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，本文就10kV配電網(wǎng)建設(shè)優(yōu)化措施展開(kāi)討論。

1 10kV配電網(wǎng)線路建設(shè)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)的電網(wǎng)采用的是10kV配電網(wǎng)對(duì)各用戶進(jìn)行供電。二十世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定的發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)了用電量的迅猛增長(zhǎng)，配電網(wǎng)的負(fù)荷增長(zhǎng)速度過(guò)快，遠(yuǎn)超預(yù)期水平。

以前，我國(guó)的電力建設(shè)將重點(diǎn)放在了發(fā)電廠的建設(shè)上，長(zhǎng)期重發(fā)輕供的建設(shè)方式導(dǎo)致我國(guó)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，近年來(lái)，國(guó)家加大對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)的投入，但和國(guó)外先進(jìn)水平相比還有一定差距。在用電需求如此龐大的今天，我國(guó)以往配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃模式已經(jīng)不足以滿足城鄉(xiāng)發(fā)展建設(shè)需求了，各種問(wèn)題層出不窮?？梢哉f(shuō)配電網(wǎng)的建設(shè)優(yōu)化已經(jīng)迫在眉睫。

2 10kV配電網(wǎng)在建設(shè)中存在的問(wèn)題

2.1 網(wǎng)架不合理

在配電網(wǎng)的建設(shè)中，網(wǎng)架的問(wèn)題是最基本的問(wèn)題，它可以直接影響用戶用電的情況的好壞。在我國(guó)10kV配電網(wǎng)在建設(shè)過(guò)程中，網(wǎng)架問(wèn)題十分普遍。由于我國(guó)之前“重發(fā)輕供”的供電模式，導(dǎo)致現(xiàn)在變電站的轉(zhuǎn)供能力方面嚴(yán)重不足，雖然變電站供電的能力也不盡相同，但是我國(guó)10kV變電站的轉(zhuǎn)供情況卻是相對(duì)較差的，通俗來(lái)講就是在同時(shí)有大量用戶需要電量供應(yīng)時(shí)，無(wú)法達(dá)到高效率的電能轉(zhuǎn)換。而且目前我國(guó)所采用的10kV配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)框架，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)或供電問(wèn)題時(shí)難以找到故障點(diǎn)，進(jìn)行快速有效的進(jìn)行維修，這就可能會(huì)導(dǎo)致供電環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，影響供電質(zhì)量，電力企業(yè)也可能會(huì)在發(fā)展上受到影響。

由于我國(guó)以前的10kV配電網(wǎng)大多是架空線，而一般新建地區(qū)會(huì)采用環(huán)網(wǎng)供電的模式，施工方可能會(huì)直接在監(jiān)控線上取用電源，更有些鄉(xiāng)鎮(zhèn)和施工地區(qū)甚至為了方便用電，村民和工人進(jìn)行私自拉線，這就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)可能會(huì)超負(fù)荷，線路容易出現(xiàn)故障，更有甚者影響到線路的安全。而且當(dāng)小容量用戶過(guò)多時(shí)，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法充分利用電力，資源浪費(fèi)的程度較大[1]。

2.2 電網(wǎng)負(fù)荷增長(zhǎng)速度過(guò)快

由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高，城市建設(shè)也不斷發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)劃以及人們生活對(duì)電力資源的需求也日益增加。另外一些農(nóng)村地區(qū)很多線路也都是超高負(fù)荷運(yùn)作，大多數(shù)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)度無(wú)法跟上人們對(duì)用電的需求，致使人們自行拉線，造成線路高負(fù)荷，我國(guó)大多數(shù)地區(qū)的電力負(fù)荷每年以10%以上的速度在增長(zhǎng)，更有甚者已經(jīng)達(dá)到了20%。

2.3 設(shè)備老化

當(dāng)前10kV的配電設(shè)備還有很多是多年前的，現(xiàn)如今設(shè)備已經(jīng)老化嚴(yán)重，無(wú)法支撐較多用戶同時(shí)用電，導(dǎo)致故障頻發(fā)，甚至發(fā)生火災(zāi)。而且設(shè)備的絕緣部件的表面也會(huì)在發(fā)生電壓時(shí)積累污垢，當(dāng)符合一定條件的情況下，容易發(fā)生閃絡(luò)，降低其絕緣性能，同時(shí)降低供電可靠性。

2.4 自然災(zāi)害問(wèn)題

自然災(zāi)害在10kV配電網(wǎng)在建設(shè)中發(fā)生的概率較高，雷擊災(zāi)害最為常見(jiàn)。雷擊災(zāi)害大多數(shù)情況發(fā)生在架空線上，特別實(shí)在雷雨天氣，發(fā)生雷擊的概率更是大大提高，雷擊不僅會(huì)對(duì)供電產(chǎn)生較大影響，直接破壞電網(wǎng)，導(dǎo)致大面積斷電，電網(wǎng)癱瘓，造成經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)帶來(lái)極大的安全隱患。除雷擊災(zāi)害之外，大風(fēng)、暴雨等天氣變化還會(huì)給配電網(wǎng)建設(shè)的展開(kāi)和推進(jìn)造成阻礙，甚至導(dǎo)致電桿的倒塌和斷裂[2]。

自然災(zāi)害的發(fā)生，不僅對(duì)配電網(wǎng)，電力用戶有較大影響，而且對(duì)供電單位和各種設(shè)備以及電網(wǎng)線路都會(huì)造成很大的危害，甚至帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失，所以在10kV配電網(wǎng)建設(shè)和優(yōu)化過(guò)程中一定要注意做好對(duì)抗自然災(zāi)害的準(zhǔn)備工作，加強(qiáng)對(duì)自然災(zāi)害問(wèn)題的關(guān)注和應(yīng)對(duì)措施，尤其是雷擊災(zāi)害。

3 10kV配電網(wǎng)建設(shè)優(yōu)化措施

3.1 完善網(wǎng)架評(píng)價(jià)體系，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

想要優(yōu)化10kV配電網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行優(yōu)化，首先需要完善的就是網(wǎng)架評(píng)價(jià)體系，通過(guò)對(duì)網(wǎng)架評(píng)價(jià)體系的不斷完善，進(jìn)而提高網(wǎng)架評(píng)價(jià)體系中的各項(xiàng)指標(biāo)，如供電能力的穩(wěn)定性、供電設(shè)備的供電能力等。網(wǎng)架評(píng)價(jià)體系的構(gòu)成不僅包括設(shè)備的穩(wěn)定性、供電的能力，還包括電能質(zhì)量、配電網(wǎng)信息化構(gòu)建策略以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。通過(guò)對(duì)通過(guò)對(duì)網(wǎng)架評(píng)價(jià)體系的完善，我們才能在較短的時(shí)間里發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃中出現(xiàn)的問(wèn)題，才能更高效的解決這些問(wèn)題。通過(guò)使用多目標(biāo)遺傳算法可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的搭建。多目標(biāo)遺傳算法是一種建立在遺傳學(xué)計(jì)算理論以及自然選擇基礎(chǔ)上的計(jì)算方法，對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)的有序處理需要利用隨機(jī)信息的交換，進(jìn)一步計(jì)算出最優(yōu)的、較為完整的網(wǎng)架搭建方式。在網(wǎng)架優(yōu)化過(guò)程中利用多目標(biāo)遺傳算法，是要根據(jù)原有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，利用迭代法算出配電網(wǎng)的供電率，這樣算出的供電網(wǎng)配電樓是比較準(zhǔn)確的，再利用分布式中的電源供電數(shù)據(jù)，得出電源供電的隨機(jī)數(shù)值，最后再計(jì)算出電源適應(yīng)度，再根據(jù)計(jì)算出的適應(yīng)度對(duì)10kV配電網(wǎng)的電源分配及規(guī)劃進(jìn)行調(diào)配和優(yōu)化。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不是獨(dú)立于網(wǎng)架評(píng)價(jià)體系之外的，優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的同時(shí)還需要其他部分相互配合，以提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而獲取穩(wěn)定可觀的經(jīng)濟(jì)效益，所以在優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的同時(shí)必須保證分布式電源配電網(wǎng)的運(yùn)行正常。分布式電源的加入，配合多目標(biāo)遺傳算法，能更好的做到對(duì)配電網(wǎng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化，對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)的優(yōu)化有重要的意義，更有利于提高后期電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其能夠穩(wěn)定高效的運(yùn)行。

在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理的規(guī)劃配電網(wǎng)的布局，首先要做的就是改變連接方式，使其更加的簡(jiǎn)單靈活，也更加方便。想要達(dá)到這樣的目的，第一點(diǎn)就是在供電網(wǎng)絡(luò)中不能出現(xiàn)任何的交叉重疊，目前，常用的搭建方式是樹(shù)枝型，這是一種放射型的搭建方式，但以現(xiàn)在的形式發(fā)展，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)更能適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的需求，若發(fā)生故障，則可進(jìn)行倒閘恢復(fù)供電。另外傳統(tǒng)工人操作的方式，恢復(fù)供電可能需要幾個(gè)小時(shí)，但隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，建設(shè)了自動(dòng)化系統(tǒng)之后，可以在很短的時(shí)間內(nèi)就恢復(fù)供電，有效提升了配電網(wǎng)的可靠性[3]。

3.2 確立配網(wǎng)規(guī)劃方法

目前，我國(guó)10kV配電網(wǎng)由于負(fù)荷過(guò)大，導(dǎo)致其供電能力不高，要想更好的滿足用戶用電需求，提高供電能力，就需要確立好配網(wǎng)規(guī)劃的方法。要確定配網(wǎng)規(guī)劃方法，要先要做就是負(fù)荷的預(yù)測(cè)和評(píng)估。根據(jù)不同地區(qū)對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷的需求，在人口密度大，人口指數(shù)高的城市電力資源消耗大的地區(qū)，在配電網(wǎng)的規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)重視起來(lái)，使用一些性能較高的電網(wǎng)設(shè)備，在不發(fā)達(dá)的農(nóng)村地區(qū)也應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整，做出預(yù)測(cè)，盡量預(yù)防老百姓私自拉線造成負(fù)荷過(guò)大的情況。在進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)的時(shí)候，可以采用負(fù)荷密度法進(jìn)行分析，根據(jù)供電范圍中不同地區(qū)的面積和用電負(fù)荷密度，來(lái)預(yù)測(cè)一定時(shí)期內(nèi)的用電負(fù)荷。其關(guān)鍵在于收集數(shù)據(jù)時(shí)要將地區(qū)分成多個(gè)盡量小的面積區(qū)，以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。負(fù)荷預(yù)測(cè)的重點(diǎn)在于前期大量的數(shù)據(jù)收集，建立科學(xué)的預(yù)測(cè)模型，采取切實(shí)有效的算法，在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)研究。

在進(jìn)行準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測(cè)之后，根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果，對(duì)網(wǎng)架中現(xiàn)有的問(wèn)題進(jìn)行處理和優(yōu)化，再結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡缆非闆r和發(fā)展建設(shè)規(guī)劃等對(duì)10kV配電網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃。

10kV配電網(wǎng)良好的規(guī)劃和建設(shè)，能夠有效提高配電網(wǎng)的可靠性等指標(biāo)，提升用戶滿意度，也在一定程度上能夠節(jié)約電能，減少損耗。

3.3 優(yōu)化10kV配電網(wǎng)中的老舊設(shè)備

在優(yōu)化10kV配電網(wǎng)中的老舊設(shè)備時(shí)，為了節(jié)約成本，可改造的設(shè)施進(jìn)行改造，無(wú)法改造的進(jìn)行更換。例如，可對(duì)線路的絕緣件、高低壓的開(kāi)關(guān)柜、接線戶和低壓線進(jìn)行改造，還需要對(duì)10kV配電網(wǎng)的架空線路和電纜線路進(jìn)行改造。對(duì)老舊的電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行更換，10kV配電網(wǎng)設(shè)備最好使用小容量、分布密的方式，這樣的改造方式，不僅能夠減少對(duì)變壓器的負(fù)荷，也能夠提高變壓器的效率。10kV配電的變壓器要選擇S11級(jí)以上節(jié)能型的變壓器。優(yōu)化10kV配電網(wǎng)中的老舊設(shè)備能夠保障供電的安全性，和可靠性。

3.4 做好自然災(zāi)害預(yù)防工作

由于自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，且對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)行和電網(wǎng)的運(yùn)行有很大影響，對(duì)供電的穩(wěn)定性和安全性都有影響，除此之外，還會(huì)帶來(lái)安全隱患，破壞電網(wǎng)設(shè)備，使電力企業(yè)蒙受經(jīng)濟(jì)損失。但是鑒于自然災(zāi)害的不確定性和特殊性，這個(gè)問(wèn)題無(wú)法從根本上得到解決，我們只能采取一定的防護(hù)措施，所以在10kV配電網(wǎng)的建設(shè)時(shí)，一定要在自然災(zāi)害的預(yù)防方面做好工作，盡量減少其對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)行和電網(wǎng)運(yùn)行的影響，降低惡性事故的發(fā)生率。

在10kV配電網(wǎng)的防雷過(guò)程中，其主要防護(hù)為配電線路上的防護(hù)，主要防護(hù)原理有兩種：一個(gè)是通過(guò)降低桿塔接地電阻，可以降低線路因雷擊而跳閘的概率，達(dá)到提高線路的抗雷電能力的目的；第二個(gè)是采用性能更加優(yōu)越的新型絕緣子，例如新型玻璃鋼絕緣子。除了線路防護(hù)還有配電設(shè)備的防護(hù)，包括變電所防雷和變壓器防雷。10kV變電所的防雷技術(shù)主要有兩點(diǎn)：其一是變電所進(jìn)出線及母線進(jìn)行防護(hù)，其二是讓設(shè)備和避雷器并聯(lián)起到防護(hù)作用。另外安裝有開(kāi)關(guān)的避雷器也有很好的避雷效果，智能化保護(hù)器也是如今的發(fā)展方向，能夠迅速恢復(fù)電網(wǎng)運(yùn)行，從而增加了電網(wǎng)的可靠性。電纜分支箱是當(dāng)今配網(wǎng)線路中的重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行防雷手段也十分重要，在考慮經(jīng)濟(jì)成本的前提下，建議選擇部分位置安裝智能保護(hù)器，尋找最合適的安裝位置，來(lái)達(dá)到防雷效果[4]。

4 結(jié)論

10kV配電網(wǎng)安全持續(xù)的運(yùn)行和不斷優(yōu)化對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要的意義。通過(guò)不斷加強(qiáng)對(duì)10kV配電網(wǎng)的建設(shè)和優(yōu)化，提高供電系統(tǒng)的可靠性，滿足當(dāng)今社會(huì)的用電需要。文中提出了在10kV配電網(wǎng)的建設(shè)和優(yōu)化過(guò)程中的主要問(wèn)題，并針對(duì)各個(gè)問(wèn)題提出了相應(yīng)措施，意在期望能夠幫助10kV配電網(wǎng)的建設(shè)和優(yōu)化順利有效的進(jìn)行。