對縣(市)城鎮(zhèn)電網建設與改造問題的探討

潘一飛

四川大學電氣信息學院

0 前 言

縣城電網是縣城范圍內為縣城供電各級電壓等級電網的總稱,它包括高壓送電網、高壓配電網、中壓配電網和低壓配電網.縣城電網具有負荷密度大、用電量集中、供電可靠性要求高等特點,是電力系統(tǒng)的重要組成部分,也是化城市建設的重要基礎設施之一.

近幾年,隨著縣城建設和城市化進程的加快,縣城面積迅速擴展,但由于電網建設資金不足、管理體制不順等原因,縣城電網較為緩慢,明顯落后于城市建設和地方的發(fā)展.

按照國家電網公司的整體部署,今后幾年將加大縣城電網建設改造力度,擴大縣城電網供電能力,以適應城市建設和地方經濟發(fā)展的需要.

1 縣城電網急需解決的主要問題

隨著城鎮(zhèn)居民生活水平提高和城市化進程加快,各縣(市)城鎮(zhèn)用電量迅速增長,根據國家電網公司最近頒布的《國家電網公司系統(tǒng)縣城電網建設與改造技術導則》和國電安運[1998]418號《關于加快城市電網建設改造的若干意見》的要求,縣城電網急需解決以下幾方面問題:

(1)地方經濟高速發(fā)展,城市化進程不斷加快,縣城電網供電能力存在嚴重不足.隨著地方經濟高速增長,城市化進程步伐的加快,對縣城電網供電要求越來越高,由于電網建設資金緊張、管理體制不順等原因,縣城電網發(fā)展較為緩慢.據統(tǒng)計,2002年全局縣城110kV系統(tǒng)容載比約為1.65,10kV配變容量與110kV主變容量比約為2.05,明顯低于城市規(guī)劃設計導則的要求.“十五”計劃期間我國將進入全面建設小康階段,城鄉(xiāng)居民生活水平將大幅度提高,縣城電網將成為我國今后5～10年主要電量增長點,預計我局各縣(市)“十五”計劃后3年縣城電量年均增長率將達19%,縣城電網供需矛盾將十分突出.

(2)縣城高、中壓配電結構薄弱,多為輻射網,供電可靠性較低.目前縣城電網110kV高壓配電網絡仍比較薄弱,單主變、單回路供電較多,變電所之間轉供電能力差,保護配置復雜,安全水平較低等.如2002年全局有14座110kV變電所為單主變或單電源供電,占全局變電所30%.目前中壓配電網絡多為輻射網,環(huán)網供電方式極少,負荷轉移能力差,事故、檢修停電范圍大.據統(tǒng)計,2002年我局各縣(市)縣城供電可靠率為99.55%～99.96%,但實際情況略低于統(tǒng)計值.

(3)縣城電網電能質量低,線損率居高不下,供電效益較差.由于縣城用電負荷高速增長,現有中壓配電網因導線細、回路數少,配變布點不足、無功補償容量欠缺等原因,縣城電網電壓合格率普遍較低.如2002年全局各縣(市)縣城10kV配網電壓合格率為95.73%～99.31%,而低壓電網電壓合格率更低.同時,因10kV網架不完善,縣城中壓配電網線損率居高不下,2002年全局10kV配網線損率為4.64%.

(4)縣城電網技術落后,設備陳舊,自動化水平低下.目前縣城電網技術、設備普遍落后,雖然近幾年引進并使用了一些新技術、新設備,但與國內外先進城市相比差距很大,設備檔次普遍較低,自動化水平不高.如2002年全局縣城10kV配網電纜化率只有13.5%,絕緣化率為50.4%(含電纜).縣城配網自動化還處于規(guī)劃階段.

2 縣城電網建設改造的探討

2.1 建設改造目標

根據原水電部和建設部頒布的《城市電網規(guī)劃設計導則》和國家電網公司最近頒布的《國家電網公司系統(tǒng)縣城電網建設與改造技術導則》要求,結合本地區(qū)縣城電網實際情況,建設改造目標為:

(1)加強縣城電網建設,提高電網整體供電能力,根除供電“卡脖子”現象.

(2)優(yōu)化結構,提高縣城電網安全運行水平,增強抗御災害和事故能力,縣城電網供電可靠率達99.7%以上.

(3)提高電能質量,降低電能損耗,縣城電網電壓合格率達95%以上,10kV綜合線損率6%以下,低壓線損率9%以下.

(4)提高縣城電網配網自動化水平,縣城電網設備選擇應注重小型化、無油化、自動化、免維護、少維修.

2.2 建設改造問題的探討

根據本地區(qū)各縣(市)城鎮(zhèn)電網現狀及用電水平,縣城電網在建設與改造過程中應正確處理好以下幾方面技術問題:

(1)簡化110kV電網,減少電壓等級,優(yōu)化高壓配電網絡結構.隨著220kV系統(tǒng)網絡的與完善,其供電可靠性有了很大提高,特別是近幾年,新技術、新產品在電力系統(tǒng)中的廣泛(如SF6斷路器、全封閉組合電器及微機保護等),以及網絡結構、網絡布局日趨合理,增強了供電區(qū)域之間互為備用能力,減輕了對單個變電所可靠性的依賴,為簡化110kV高壓配電網提供了有利條件.根據《城市電力網規(guī)劃設計導則》,結合本地區(qū)高壓配電網結構,110kV城(鎮(zhèn))變電所一般按終端變設計,一次接入系統(tǒng)以線路變壓器組或“雙T”內橋接線為主,單臺主變容量選用40～50MVA,最終主變規(guī)模2～3臺,按n-1電網供電安全準則配置.簡化電壓等級,減少電壓層次,減少重復降壓,有利于縣城電網的管理和運行,根據本地區(qū)縣城電網負荷密度(4000～000kW/km2),高壓配電網將逐步取消35kV電壓等級,原則選用220/ 110/10kV電壓等級.

(2)強化10kV配電網建設,中壓配電網盡量做到環(huán)網接線、開環(huán)運行,提高配電網絡供電可靠性.中壓配電網承擔著向千家萬戶直接供電的任務,是縣城電網最重要的組成部分,近幾年,由于投資體制等原因,中壓配電網的建設明顯落后于高壓電網的發(fā)展,強化10kV配電網建設已迫在眉睫.中壓配電網一般按輻射網和環(huán)網2種形式設計,在縣城電網建設改造過程中盡可能按環(huán)網方式考慮,一般以單環(huán)網設計,對市中心區(qū)或負荷密度較高的供電區(qū)域以雙環(huán)網為主.中壓環(huán)網線路應設置若干個分段點(負荷開關或開閉所),一般以3～4段為宜,每段10kV線路裝接的配變容量控制在2500～3000kVA以內,如10kV線路裝接總容量超過10000kVA應首先采取分流措施,以滿足中壓配電網n-1安全準則要求.

(3)提高縣城電網線路電纜化、絕緣化率,是縣城電網建設與發(fā)展的方向.隨著城市的建設與發(fā)展,負荷密度的提高,在架空線路通道受限制情況下,解決高負荷密度地區(qū)(市中心區(qū))供電的途徑不能只靠增加導線截面,此時唯一辦法是實現線路電纜化.由于電纜化建設投資大、涉及面廣,在建設資金嚴重短缺情況下,應以縣城電網發(fā)展規(guī)劃為指導,分步實施,量力而行,對高負荷密度的市中心區(qū)、商業(yè)密集區(qū)應結合老城改造逐步實行電纜化建設,在老城改造過程中應盡可能敷設好電纜管線,條件不允許的,應留有足夠的電纜線路通道.

(4)規(guī)劃環(huán)網點,合理選擇環(huán)網設備,努力實現配電網n-1安全準則.架空配電網以柱上分段斷路器作為環(huán)網設備,柱上斷路器應優(yōu)先選用體積小、容量大、可靠性高、維護工作量少、操作簡單的新型設備,如SF6負荷開關、真空負荷開關等,并留有配網自動化接口.電纜配電網環(huán)網設備形式多樣,有10kV開閉所環(huán)網柜、高壓電纜分接箱、高壓配電室環(huán)網設備等.當配電網發(fā)生故障時,高壓環(huán)網設備能快速、有效地將故障點隔離,確保非故障段正常供電,實現配電網絡n-1的要求.

(5)縮短供電半徑,提高功率因數,努力降低低壓電網線損率.在縣城電網建設改造過程中,應優(yōu)先選用S9及以上新型低損耗變壓器,315kVA及以上變壓器要試點采用非晶合金配變.同時,應根據縣城電網負荷密度,合理布點、科學配置10kV配變容量,盡可能縮短低壓供電半徑,確保低壓供電半徑不超過350m(不含接戶線).同時應注重低壓無功補償設備的配置,無功補償宜采用分散設置,分級補償,做到無功就地平衡.低壓無功補償容量一般按配變容量的5%～10%設計,對特殊用戶應根據實際功率因數大小、無功的分布情況,采用線路、配變相結合的補償辦法,使補償后配變負荷功率因數達0.9～0.95.隨著城鄉(xiāng)電網“同網同價”的實施,低壓電網線損電量將占總線損電量30%～35%,加強低壓電網管理,努力降低低壓電網線損率,將成為電網管理的重點之一.

(6)積極穩(wěn)妥推進電壓時間型10kV線路饋線自動化建設,盡可能減少中壓配電網故障停電時間.電壓時間型10kV線路饋線自動化只需對現有的柱上斷路器進行改造,就可以就地完成故障隔離、恢復送電,不依賴通訊和主站系統(tǒng),其方式投資少、可靠性高、運行方便、見效快,是提高架空配電網供電可靠性的有效途徑.經我局對兩條手拉手的10kV線路進行試點表明,該系統(tǒng)設備運行可靠、效益明顯.為此,在縣城電網建設改造中應積極推廣使用.