廣東臺(tái)山市配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維策略研究與實(shí)踐

摘要：文章結(jié)合廣東臺(tái)山供電局的供電區(qū)域性質(zhì)，分析了不同區(qū)域的配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維的思路，對(duì)配電網(wǎng)的目標(biāo)網(wǎng)架進(jìn)行了分析及推薦，并以分區(qū)供電模式優(yōu)化中心城區(qū)配網(wǎng)接線；給出了抗風(fēng)加固、長(zhǎng)距離及小水電線路的改造建設(shè)方案，總結(jié)了運(yùn)行線路防雷及故障快速定位的方法，為縣級(jí)配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維策略提供建議及指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)規(guī)劃；配電網(wǎng)建設(shè)；配電網(wǎng)運(yùn)維

中圖分類(lèi)號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）08-0143-03

廣東臺(tái)山市毗鄰港澳，地處珠江三角洲西南部，總面積3286km2，海（島）岸線649.2km，轄管16個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)街道辦事處、1個(gè)華僑農(nóng)場(chǎng)。全市人口98萬(wàn)，人均GDP在3萬(wàn)元左右，超過(guò)一半為農(nóng)村人口，在縣級(jí)配網(wǎng)中很有代表性，本文對(duì)臺(tái)山配網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維策略進(jìn)行了研究與實(shí)踐。

1 配電網(wǎng)規(guī)劃策略

根據(jù)城市規(guī)劃及負(fù)荷密度將臺(tái)山市供電區(qū)劃分為D、E、F三類(lèi)，D類(lèi)為一般城區(qū)，負(fù)荷密度為5～10MW/km2；E類(lèi)為郊區(qū)、鎮(zhèn)區(qū)，負(fù)荷密度為1～5MW/km2；F類(lèi)為鄉(xiāng)村，負(fù)荷密度小于1MW/km2；配電網(wǎng)的目標(biāo)網(wǎng)架應(yīng)在滿(mǎn)足供電可靠性的前提下力求簡(jiǎn)潔，便于操作維護(hù)。同一類(lèi)供電區(qū)域的配網(wǎng)結(jié)線方式應(yīng)統(tǒng)一。D類(lèi)供電區(qū)宜滿(mǎn)足N-1，網(wǎng)架典型結(jié)線方式為三供一備、兩供一備、“3-1”環(huán)網(wǎng)、“2-1”單環(huán)網(wǎng)；E類(lèi)供電區(qū)可滿(mǎn)足N-1，網(wǎng)架典型結(jié)線方式為“3-1”環(huán)網(wǎng)、“2-1”單環(huán)網(wǎng)；F類(lèi)供電區(qū)N-1不做要求，網(wǎng)架典型結(jié)線方式為單回輻射、“3-1”環(huán)網(wǎng)、“2-1”單環(huán)網(wǎng)。

D類(lèi)供電區(qū)在負(fù)荷發(fā)展初期一般采用“2-1”單環(huán)網(wǎng)，兩條饋線之間設(shè)一個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，線路負(fù)載率控制在50%以下；當(dāng)負(fù)荷發(fā)展后，可形成兩分段兩聯(lián)絡(luò)的過(guò)渡網(wǎng)架結(jié)線方式，將線路分成兩段，具有兩個(gè)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)；過(guò)渡期間，允許一條線路最多同時(shí)與兩條線路連在一起，最終可過(guò)渡到“3-1”環(huán)網(wǎng)典型結(jié)線模式，線路最終負(fù)載率控制在67%以下；對(duì)鄰近兩條或三條線路負(fù)荷較重，采取“2-1”、“3-1”環(huán)網(wǎng)結(jié)線困難時(shí)，可采取三供一備、兩供一備結(jié)線，每條主線路負(fù)載率可提高至100%；農(nóng)村低負(fù)荷密度地區(qū)，一般采用輻射狀結(jié)線，為縮小事故和檢修停電范圍，單電源輻射狀線路干線應(yīng)分為2～3段；并逐步走向“2-1”結(jié)線形式過(guò)渡。臺(tái)山市中心城區(qū)負(fù)荷集中，有市政府及多個(gè)大型住宅小區(qū)等重要用戶(hù)，對(duì)供電可靠性的要求較高。中心城區(qū)在已確定的D類(lèi)目標(biāo)網(wǎng)架基礎(chǔ)上，還需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)將中心城區(qū)劃分成若干個(gè)獨(dú)立的地理分區(qū)切塊供電，每個(gè)地理供電分區(qū)有明確的供電范圍，不出現(xiàn)重疊。供電分區(qū)的劃分應(yīng)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)及城市地形、地貌特點(diǎn)和主干道形成，供電分區(qū)不跨越主干道、河流等地理阻礙；每個(gè)供電分區(qū)內(nèi)部形成一個(gè)內(nèi)環(huán)網(wǎng)，不同的供電分區(qū)之間互相聯(lián)絡(luò)備用，形成外環(huán)網(wǎng)。將臺(tái)山市中心城區(qū)臺(tái)城劃分成20個(gè)分區(qū)，以獨(dú)立分區(qū)供電為目標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、清晰、可靠的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

2 配電網(wǎng)建設(shè)策略

2.1 沿海線路抗風(fēng)加固策略

臺(tái)山市瀕臨南海，擁有649.2km的海岸線，易受臺(tái)風(fēng)、暴雨等極端天氣影響。近10年來(lái)先后在臺(tái)山及附近地區(qū)登陸的臺(tái)風(fēng)多達(dá)12個(gè)，其中不乏“伊布都”、“黑格比”、“韋森特”等中心風(fēng)力超過(guò)14級(jí)的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，給臺(tái)山電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重破壞。自從遭受臺(tái)風(fēng)“伊布都”的強(qiáng)力襲擊后，開(kāi)始對(duì)臺(tái)山沿海地區(qū)40km內(nèi)區(qū)域的線路抗風(fēng)設(shè)計(jì)重新思考。按照“增加強(qiáng)度、提高密度”的原則開(kāi)展沿海地區(qū)線路防風(fēng)設(shè)計(jì)，著重從以下五個(gè)方面提高抗風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)：一是風(fēng)速設(shè)計(jì)，以往在配網(wǎng)典型設(shè)計(jì)中，沿海地區(qū)的線路設(shè)計(jì)是按照氣象條件組合最大風(fēng)速35m/s（已經(jīng)滿(mǎn)足30年一遇的強(qiáng)度）去設(shè)計(jì)，現(xiàn)在將線路設(shè)計(jì)風(fēng)速提高至連續(xù)10分鐘40m/s的標(biāo)準(zhǔn)；二是桿塔選型，特別注重選擇加強(qiáng)型的鐵塔和電桿，如：沿海地區(qū)的線路基本上采用DNJ3或DNJ4的加強(qiáng)型鐵塔，采用抗彎強(qiáng)度為75kN·m的加強(qiáng)型電桿；三是檔距及耐張段設(shè)置，檔距控制在50m以?xún)?nèi)，耐張段控制在400m以?xún)?nèi)；四是拉線安裝，在沿海地區(qū)每4～5基桿塔加裝一套拉線；五是配套設(shè)備的設(shè)置實(shí)現(xiàn)“棄線保桿”及“棄桿?；钡碾p重保障，對(duì)于建設(shè)過(guò)程中所使用到的金具、瓷橫擔(dān)等均是加強(qiáng)型的，如在直線桿上推廣使用瓷橫擔(dān)，新架設(shè)的10kV線路盡量選用瓷橫擔(dān)，型號(hào)選用S-210或SQ-210型，同時(shí)利用轉(zhuǎn)動(dòng)瓷橫擔(dān)與線路強(qiáng)度配合實(shí)現(xiàn)“棄線保桿”，即當(dāng)風(fēng)速超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，瓷橫擔(dān)通過(guò)旋轉(zhuǎn)釋放線路應(yīng)力后仍不能抵御臺(tái)風(fēng)時(shí)，通過(guò)斷線以達(dá)到保護(hù)電桿的目的，強(qiáng)度配合的強(qiáng)弱次序?yàn)椋簵U塔>導(dǎo)線>橫擔(dān)，同時(shí)水泥電桿采用雙套筒混凝土基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)由內(nèi)外兩個(gè)混凝土套筒組成，內(nèi)套筒與外套筒間填充混凝土，內(nèi)套筒直徑比水泥電桿稍大，插入水泥電桿后在縫隙里填入細(xì)沙，外套筒提高了電桿整體的抗風(fēng)能力，而內(nèi)套筒確保了當(dāng)風(fēng)速超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)即使發(fā)生電桿折斷，也不會(huì)損壞到基礎(chǔ)，只要將斷桿拔出重新在基礎(chǔ)內(nèi)插入新電桿即可，強(qiáng)度配合的強(qiáng)弱次序?yàn)椋夯A(chǔ)>電桿，“棄桿?；辈呗钥纱蠓s短搶修時(shí)間和成本。

以臺(tái)山10kV廣海西線為例，按照架空雙回LGJ-240導(dǎo)線的標(biāo)準(zhǔn)，如果按35m/s設(shè)計(jì)的造價(jià)是65萬(wàn)/km，而按

40m/s設(shè)計(jì)的造價(jià)是85萬(wàn)/km。即提高抗風(fēng)能力后需要增加20萬(wàn)元/km，即增加了約30%的供電成本，下一步將按照“微地域、微氣象”的理念對(duì)線路全線的抗風(fēng)加固采取差異化策略，優(yōu)化技術(shù)選型，成本有望進(jìn)一步下降。雖然增加了不少投入，但經(jīng)過(guò)改造的廣海西線能經(jīng)受住14級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，可以減少臺(tái)風(fēng)時(shí)的搶修費(fèi)用以及日常的運(yùn)維費(fèi)用，并且提高了供電可靠性，所以抗風(fēng)加固仍需要加大力度推廣。

2.2 長(zhǎng)距離及小水電線路改造策略

為了保證配電線路實(shí)際電壓水平在允許范圍內(nèi)，線路長(zhǎng)度必須保持在一定的距離，但由于負(fù)荷分散及主網(wǎng)電源變電站布點(diǎn)不足，許多線路送電距離只能相應(yīng)延伸，這就使得線路末端的實(shí)際電壓水平超出了允許范圍，這種情況在農(nóng)網(wǎng)中尤為突出。臺(tái)山農(nóng)村為F類(lèi)供電區(qū)，F(xiàn)類(lèi)線路主干線應(yīng)小于15km，但實(shí)際運(yùn)行中F類(lèi)線路超過(guò)15km的有10多條，最長(zhǎng)達(dá)到45km，20～30km有4條。為了解決末端電壓偏低可考慮從以下幾種方式中優(yōu)選：（1）新增變電站布點(diǎn)；（2）增大線路導(dǎo)線；（3）改變變壓器分接頭；（4）安裝10kV線路補(bǔ)償電容；（5）安裝調(diào)壓器。第一、第二種方式投資較大，而且工期較長(zhǎng)，對(duì)于負(fù)荷比較分散的農(nóng)網(wǎng)線路而言，并不是十分經(jīng)濟(jì)的選擇；改變變壓器分接頭的調(diào)壓范圍只有±5%，且需要加裝有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)；安裝線路補(bǔ)償電容，盡管其造價(jià)相對(duì)較低，但調(diào)壓范圍只有2%～3%，不滿(mǎn)足調(diào)壓要求，因此對(duì)于負(fù)荷分散且距離較長(zhǎng)的配電線路安裝調(diào)壓器是經(jīng)濟(jì)方便的解決方案。調(diào)壓器一般采用單相，有兩種調(diào)壓方式：開(kāi)口三角形聯(lián)接：兩臺(tái)單相調(diào)壓器串聯(lián)到系統(tǒng)中，調(diào)壓范圍±10%；閉口三角形聯(lián)接：三臺(tái)單相調(diào)壓器串聯(lián)到系統(tǒng)中，調(diào)壓范圍±15%。調(diào)壓器的安裝位置可選在線路上電壓開(kāi)始越限處，一條線路上可以在兩處同時(shí)安裝調(diào)壓器，形成兩級(jí)調(diào)壓。例如10kV那扶線主線長(zhǎng)21.22km，安裝開(kāi)口三角形聯(lián)接調(diào)壓器后末端電壓合格；10kV北邑線主線長(zhǎng)22.75km，安裝閉口三角形聯(lián)接調(diào)壓器兩級(jí)后末端電壓合格。運(yùn)行實(shí)踐表明：對(duì)一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，負(fù)荷發(fā)展緩慢，遠(yuǎn)期規(guī)劃不具備建設(shè)變電站或暫無(wú)線路改造計(jì)劃，供電半徑超過(guò)15km造成的低電壓線路，宜采用在線路上加裝調(diào)壓器的方式改善用戶(hù)端低電壓。同時(shí)雙向調(diào)壓器具有雙向調(diào)壓功能，即能將電壓調(diào)高15%，也能將電壓調(diào)低15%，例如有些10kV線路大量分布小水電，豐水期小水電為了多向電網(wǎng)售電，所以將電站的出口電壓調(diào)的很高，這就使得周邊低壓用戶(hù)的電壓往往會(huì)超過(guò)其額定電壓的7%，造成用戶(hù)設(shè)備加速老化，甚至燒壞。應(yīng)用雙向調(diào)壓器以后，可以將小水電的出口電壓調(diào)整為額定電壓，確保小水電周邊低壓用戶(hù)的電壓正常。

3 配電網(wǎng)運(yùn)維策略

臺(tái)山市的年平均雷暴日為87，屬于強(qiáng)雷區(qū)，因雷擊引起的配網(wǎng)線路跳閘是影響穩(wěn)定運(yùn)行的主要故障，雷電防護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，除了采用線路避雷器、降低接地電阻等常規(guī)防護(hù)措施，也嘗試采用了一些非常規(guī)防護(hù)措施。例如在臺(tái)城、四九、海宴供電所線路雷擊黑點(diǎn)安裝消雷器試運(yùn)行5年，安裝消雷器后線路跳閘率大幅下降，效果良好。川島所由于地處南海且跨山線路較多，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地貌，可考慮采用傘式場(chǎng)變放電避雷針，該場(chǎng)變放電避雷針需要在線路旁架設(shè)一個(gè)15m高的引雷塔；考慮到消雷器及場(chǎng)變放電避雷針等新技術(shù)運(yùn)行時(shí)間并不是很長(zhǎng)，還有待于進(jìn)一步接受實(shí)踐檢驗(yàn)，所以應(yīng)堅(jiān)持對(duì)常規(guī)防護(hù)措施的落實(shí)。

臺(tái)山農(nóng)網(wǎng)有很多線路都分布在山區(qū)，供電半徑大、供電范圍廣，線路一旦發(fā)生故障，影響面廣，搶修復(fù)電時(shí)間長(zhǎng)，只有采取正確的搶修策略才能確?？焖?gòu)?fù)電。山區(qū)線路一般都安裝了分段開(kāi)關(guān)，將線路分為3～4段，以線路故障跳閘為例（接地類(lèi)同），應(yīng)首先查找到位于最上級(jí)的跳閘開(kāi)關(guān)，現(xiàn)場(chǎng)巡視最上級(jí)跳閘開(kāi)關(guān)及其后段線路，主要檢查是否有斷線及其他明顯故障；如巡視未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)則從最上級(jí)跳閘開(kāi)關(guān)開(kāi)始對(duì)線路分段試送，最上級(jí)跳閘開(kāi)關(guān)試送成功后再試送下一級(jí)開(kāi)關(guān)，一直到最末級(jí)開(kāi)關(guān)。如果在試送過(guò)程中某段開(kāi)關(guān)又發(fā)生跳閘，這說(shuō)明故障點(diǎn)就在此段內(nèi)。由于在開(kāi)始的地面巡視時(shí)并未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，因此需要登桿塔檢查，如何減少登桿塔的基數(shù)就成了關(guān)鍵。首先在故障段線路中間附近的耐張桿塔處將線路第一次解口成兩段，解口后有兩種查找方式：在解口處對(duì)兩側(cè)的解口線路分別測(cè)絕緣，絕緣不合格的一側(cè)線路就是故障點(diǎn)所在；解口后繼續(xù)試送上級(jí)開(kāi)關(guān)，如試送成功說(shuō)明故障點(diǎn)在后1/2段，如試送不成功說(shuō)明故障點(diǎn)在前1/2段；這樣故障點(diǎn)就定位到原來(lái)長(zhǎng)度的1/2，再在此1/2長(zhǎng)度故障線路的中間附近的耐張桿塔處又將線路第二次解口成兩段，繼續(xù)重復(fù)上述流程測(cè)絕緣或試送開(kāi)關(guān)，這樣故障點(diǎn)就定位到原來(lái)長(zhǎng)度的1/4，如此1/2循環(huán)就可將故障點(diǎn)最后定位到一個(gè)耐張段內(nèi)（只有一個(gè)故障點(diǎn)的情況），最后只需要在一個(gè)耐張段內(nèi)登桿塔檢查即可；利用1/2搜索策略可顯著提高故障定位效率。另外也可考慮采用線路故障定位儀輔助定位故障，其原理為線路停電后將故障定位儀與線路故障相連接，定位儀產(chǎn)生直流電壓加在故障相上，使故障相的故障點(diǎn)穩(wěn)定保持在擊穿導(dǎo)通狀態(tài)，同時(shí)定位儀還注入一個(gè)不同于工頻及其諧波頻率的信號(hào)電流，然后用特制的信號(hào)探測(cè)器沿線對(duì)信號(hào)電流進(jìn)行尋蹤，當(dāng)測(cè)到信號(hào)有突變（從有到無(wú)或從無(wú)到有）的地點(diǎn)就是故障點(diǎn)；在實(shí)踐中是采用測(cè)絕緣1/2搜索法、試送開(kāi)關(guān)1/2搜索法或定位儀信號(hào)搜索法要根據(jù)線路的具體情況優(yōu)化選擇。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合實(shí)際情況分析了臺(tái)山配電網(wǎng)不同區(qū)域的目標(biāo)網(wǎng)架，同時(shí)以分區(qū)供電模式優(yōu)化中心城區(qū)配網(wǎng)接線；給出了抗風(fēng)加固、長(zhǎng)距離及小水電線路的改造建設(shè)方案；總結(jié)了運(yùn)行線路防雷及故障快速定位的方法；通過(guò)對(duì)臺(tái)山配網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維策略的研究與實(shí)踐，因地制宜解決了實(shí)際中所遇到的各種問(wèn)題，取得了良好的效果，在縣級(jí)配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維中具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：胡中（1978—），男，湖北武漢人，供職于廣東電網(wǎng)臺(tái)山供電局，碩士，研究方向：配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）