電網(wǎng)改造淺談

謝亮 潘聃 馬永倉

引言：電力作為國民經(jīng)濟的動脈，它的發(fā)展應(yīng)超前于國民經(jīng)濟的發(fā)展。但由于前幾年我們忙于電源的建設(shè)，而忽視了配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，使得配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備陳舊、供電容量不足、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理、供電可靠性差、電能質(zhì)量低。這些都制約了城市開發(fā)和經(jīng)濟繁榮。為此國家投入大量資金對全國的配電網(wǎng)絡(luò)進行改造。

1、電網(wǎng)規(guī)劃

任何一個系統(tǒng)工程，它的規(guī)劃決定了系統(tǒng)建設(shè)的好壞，這也就是說，電網(wǎng)規(guī)劃對于電網(wǎng)改造是至關(guān)重要的。沒有一個好的規(guī)劃，也就沒有一個好的電網(wǎng)為國民經(jīng)濟提供動力。電網(wǎng)規(guī)劃的目的就是編制一個安全可靠，適應(yīng)能力強，結(jié)構(gòu)合理，能滿足今后城市和農(nóng)村經(jīng)濟、社會發(fā)展和生活用電需求的電網(wǎng)網(wǎng)架。實現(xiàn)這個目標的第一步就是要做好負荷預(yù)測。負荷預(yù)測的內(nèi)容取決于電網(wǎng)規(guī)劃的目標和內(nèi)容，為了確定規(guī)劃年的輸配電系統(tǒng)所需要的設(shè)備容量，必須先對供電區(qū)域與規(guī)劃年相應(yīng)的負荷總量進行預(yù)測。為了確定變電站設(shè)備的合理分布和限制短路容量，要求對供電區(qū)內(nèi)進行分塊負荷預(yù)測，把配電變直接建在負荷中心可減少網(wǎng)上潮流流動，降低線損。由于負荷預(yù)測的重要，現(xiàn)在有許多專家研究了很多算法，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論這些數(shù)學方法都被用在了負荷預(yù)測當中。

2、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

電網(wǎng)要進一步向簡潔、完善和高可靠性發(fā)展，做到結(jié)構(gòu)合理、層次分明。首先第一個問題就是電壓等級的確定。我國電網(wǎng)普遍以220kV/110kV/10kV/0.4kV作為標準。城市外圍的220kV電網(wǎng)是供應(yīng)城市配電網(wǎng)的主要電源，屬于送電網(wǎng)絡(luò)。110kV作為高壓配電電壓等級。它從220kV電網(wǎng)里接受電能后直接送到負荷小區(qū)的110kV變電站。10kV作為中壓配電電壓等級，應(yīng)逐漸由放射型供電改造成環(huán)網(wǎng)供電或手拉手供電。在城市配網(wǎng)規(guī)劃結(jié)構(gòu)時，把城市負荷分成各個負荷小區(qū)，這樣有利于規(guī)劃并且限制了短路容量。每個負荷小區(qū)取不同的電源點，采用多回線、各式環(huán)網(wǎng)、多分段、多聯(lián)絡(luò)等方式。正常時獨立運行，故障時相互支援。適當延伸10kV線路，配電變壓器盡可能貼近負荷中心，縮小0.4kV低壓配電線路的長度。考慮到環(huán)網(wǎng)運行時，一條線路將帶兩條線路的負荷，導線應(yīng)按2倍最大負荷選擇截面積，同時在系統(tǒng)規(guī)劃時應(yīng)綜合考慮無功優(yōu)化和中性點接地方式。

3、變電站主接線

變電站主接線的選擇是根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用，變電站的地理位置、電壓等級、站內(nèi)變壓器臺數(shù)及容量、進出線等各種條件綜合優(yōu)化決定的。

3.1 樞紐變電站：（1）在一般條件下，3/2接線的整體可靠性最佳，占地面積最?。s為雙母帶旁路占地面積的1/2），但斷路器和電流互感器用得多，增大了電器設(shè)備的投資。（2）雙母帶旁路在電網(wǎng)比較薄弱，線路N-1準則無法滿足，且斷路器性能較差，出線斷路器計劃在檢修比較頻繁的情況下采用。（3）如果斷路器性能較好，線路滿足N-1原則，則220kV樞紐變電站宜采用3/2接線（線路回數(shù)8～12條）或雙母線雙分段（線路回數(shù)12～18條）。它既可有效限制故障范圍，避免發(fā)生系統(tǒng)解列事故，保障主干網(wǎng)安全運行，又充分利用了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計上的N-1準則，使電網(wǎng)中220kV變電站主接線可靠性與輸電系統(tǒng)可靠性互相協(xié)調(diào)、互相支援，產(chǎn)生整體經(jīng)濟效益。

3.2 配電變電站：配電變電站應(yīng)有利于規(guī)范化、簡單化和自動化。由于配電變建在負荷中心，所以應(yīng)盡量減少占地面積。接線方式根據(jù)負荷性質(zhì)、變壓器負荷率、上級電網(wǎng)強弱可采用線路變壓器組、橋式接線和單母線分段。

4、設(shè)備選擇

隨著高壓電網(wǎng)深入市區(qū)，多回并架、地下高壓電纜建設(shè)日益增多，絕緣導線也在架空配電網(wǎng)中逐步應(yīng)用。變電站積極使用GIS全封閉組合電器、綜合自動化等裝置。配電設(shè)施要求以小型、無油、少維修和成套組合化為方向，SF6、真空斷路器、環(huán)網(wǎng)裝置、箱式配電所、干式變壓器等新型裝置被積極推廣。合理延伸10kV線路，采用大截面導線，推廣使用低損耗（約為現(xiàn)在的1/4）非晶態(tài)合金鐵芯配電變壓器更換高耗能變壓器，減少380kV低壓線路的半徑，合理地進行無功補償，最終降低線損，保證電壓質(zhì)量，滿足用戶的要求。

5、新技術(shù)應(yīng)用

由于計算機網(wǎng)絡(luò)和自動化技術(shù)的飛速發(fā)展， 電力系統(tǒng)自動化正發(fā)生著質(zhì)的改變。調(diào)度自動化（SCADA）系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)（EMS），負荷控制系統(tǒng)、變電站綜合自動化、饋線自動化（FA）、配電管理系統(tǒng)（DMS）、企業(yè)管理信息系統(tǒng)（MIS）等系統(tǒng)的應(yīng)用，給電網(wǎng)管理帶來了無限生機和全新的電網(wǎng)生產(chǎn)管理模式。調(diào)度自動化系統(tǒng)使用了SCADA中的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視功能，它能監(jiān)視變電站中母線電壓越限或線路、元件過負荷、系統(tǒng)運行方式、關(guān)口負荷等狀況，但這只是一種穩(wěn)態(tài)調(diào)度方式。安全分析、經(jīng)濟調(diào)度、GPS相量測量系統(tǒng)（它可實時跟蹤系統(tǒng)中各個監(jiān)測點的功角變化軌跡）等新技術(shù)的應(yīng)用，使得調(diào)度自動化系統(tǒng)從穩(wěn)態(tài)向著動態(tài)轉(zhuǎn)變，也使得電網(wǎng)生產(chǎn)和調(diào)度更加安全、更加經(jīng)濟。變電站綜合自動化系統(tǒng)采用了大量的微處理器、集成電路、計算機網(wǎng)絡(luò)等數(shù)字智能裝置。通過微機保護、自動重合閘、低周減載、故障錄波、備自投、自動無功調(diào)節(jié)、小電流接地選線等達到對變電站自動控制，并通過遠動設(shè)備把運行參數(shù)和狀態(tài)信號準確無誤地傳給調(diào)度中心，由調(diào)度中心對變電站實現(xiàn)管理和控制。這種方式提高了運行可靠性，提高了勞動生產(chǎn)率，降低了變電站的綜合投資，并促進了電網(wǎng)的科技水平和管理水平。箱式變電站是繼土建變電站之后崛起的一種嶄新的變電站，特別適用于城網(wǎng)建設(shè)與改造，是一種高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置，按一定接線方案排成一體的工廠預(yù)制戶內(nèi)、戶外緊湊式配電設(shè)備，即將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起，安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，機電一體化，全封閉運行。由于采用高壓直供，減少了電壓降壓的中間環(huán)節(jié)，線損將顯著降低，而可靠性將提高一個等級。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)（DA）是基于計算機技術(shù)、機電一體化技術(shù)和用戶對供電質(zhì)量的高要求發(fā)展起來的。它通過重合器、分段器、配變測試儀、計算機網(wǎng)絡(luò)等智能裝置的邏輯配合，將故障線段與系統(tǒng)隔離，減少對用戶的停電范圍和停電時間，提高供電可靠率。還可通過后臺配電管理系統(tǒng)（DMS）對配網(wǎng)進行綜合控制。由于現(xiàn)代社會的高速發(fā)展對電能質(zhì)量提出了更高的要求，要保證合格的供電質(zhì)量，只有通過不斷的在線監(jiān)測，并通過調(diào)整運行方式、改變變壓器分接頭檔位、適時投退電容器或靜補裝置來實現(xiàn)，這些都只有配網(wǎng)自動化才能辦到。

總之

通過優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過建設(shè)調(diào)度自動化，推行變電站綜合自動化和配電自動化，在中低壓配電網(wǎng)上使用數(shù)據(jù)采集裝置和自動控制系統(tǒng)，建設(shè)電力企業(yè)的管理信息系統(tǒng)和客戶用電服務(wù)系統(tǒng)，以全面提高我們電網(wǎng)生產(chǎn)、調(diào)度和管理的現(xiàn)代化技術(shù)水平，為國民經(jīng)濟的發(fā)展提供強大的電力。

作者簡介：謝亮（1985-），男，陜西西安人，學士，助理工程師，研究方向：電網(wǎng)系統(tǒng)研究。

（作者單位：西安供電局）