10 kV配電網(wǎng)電力工程優(yōu)化措施

劉淇玉，劉宇軒

（東北電力大學(xué)，吉林 吉林 132012）

0 引言

隨著電力行業(yè)的發(fā)展和進步，我國配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展迅速，其中，10 kV配電網(wǎng)電力工程呈現(xiàn)全面發(fā)展態(tài)勢。我國多數(shù)10 kV配電網(wǎng)電力工程項目都實現(xiàn)了自動化和智能化，但是相較于發(fā)達國家還存在一定的差距。其中，配電控制水平低、技術(shù)管理機制不健全以及設(shè)備數(shù)量不足等問題較為突出?；诖?，應(yīng)積極整合技術(shù)體系，建立健全完整的技術(shù)管理規(guī)劃，從根本上提高整體配網(wǎng)工程項目的安全性，實現(xiàn)項目的可持續(xù)發(fā)展。

1 10 kV配電網(wǎng)電力工程中存在的問題

1.1 閃絡(luò)問題

閃絡(luò)是10 kV配電網(wǎng)電力工程運行過程中較為常見的問題，對10kV配電網(wǎng)整體運行產(chǎn)生不利影響，需要高度關(guān)注。產(chǎn)生閃絡(luò)問題的主要原因是10kV配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中設(shè)備表面含鹽量過大，同時還會引發(fā)配電網(wǎng)短路問題。在對10 kV配電網(wǎng)電力工程集中校對和檢驗的過程中發(fā)現(xiàn)，若10 kV配電網(wǎng)電力工程中的開關(guān)室長期處于無人清理狀態(tài)，環(huán)境濕度異常也會引發(fā)線路閃絡(luò)問題［1］。

1.2 接地線問題

接地線是10 kV配電網(wǎng)非常關(guān)鍵的保護裝置，若接地線處理不當(dāng)，會造成整條線路電壓擊穿現(xiàn)象。在10 kV配電網(wǎng)電力項目出現(xiàn)電壓擊穿后，若不能及時對故障進行處理和約束控制，則會造成線路電壓擊穿，擊穿后熱量累積，進而造成線路損壞程度增大，引發(fā)10 kV配電網(wǎng)電力工程故障。

1.3 外力破壞問題

除設(shè)備自身問題外，外力破壞也是10 kV配電網(wǎng)電力工程存在的主要問題之一。外力破壞主要分為自然因素和人為因素：自然因素方面，由于10 kV配電網(wǎng)電力工程項目均集中在室外，使得配網(wǎng)安全受自然環(huán)境變化的影響較為突出，距離樹木過近或受到鳥類撞擊等，均會對其產(chǎn)生影響，造成配電網(wǎng)接觸不良、線路損壞等，進而引發(fā)嚴重的接地故障；人為因素方面，不良施工操作、行車操作等均會對桿塔產(chǎn)生影響，造成短路現(xiàn)象或接地故障［2］。

1.4 過電壓問題

10 kV配電網(wǎng)電力工程實施過程中，過電壓問題時有發(fā)生，主要表現(xiàn)為運行過程中電壓參數(shù)不穩(wěn)定且實際電壓過高。根據(jù)產(chǎn)生過電壓的原因，可將過電壓問題分為操作過電壓與雷擊過電壓兩大類。過電壓問題可導(dǎo)致線路異常中斷或接地處理不良現(xiàn)象，甚至?xí)斐?0 kV配電網(wǎng)電力工程整體陷入癱瘓狀態(tài)，破壞對整條線路的安全性和穩(wěn)定性，嚴重影響用戶的日常生活，并造成嚴重的經(jīng)濟損失。

2 10 kV配電網(wǎng)電力工程優(yōu)化措施

通過建立健全完整的技術(shù)管控措施，確保技術(shù)管理模式和技術(shù)運行效率都能得到有效約束，從根本上提高10 kV配電網(wǎng)電力工程技術(shù)運行的時效性，保證10 kV配電網(wǎng)電力工程項目發(fā)揮其實際價值，促進技術(shù)管理工作的全面進步［3］。

2.1 綜合勘察設(shè)計

要結(jié)合實際情況和具體運行要求對10 kV配電網(wǎng)電力工程進行綜合勘察，確保提前完善設(shè)計參數(shù)。不僅要對城市規(guī)劃進行集中調(diào)研，還要對地形、地貌、周圍建筑等進行綜合分析，從而合理地選擇主干道位置，確保10 kV配電網(wǎng)電力工程項目施工路徑和施工要求相匹配，通過設(shè)置對應(yīng)的架空線走廊結(jié)構(gòu)，為電纜敷設(shè)裝置的合理性管控奠定基礎(chǔ)［4］。

2.2 環(huán)網(wǎng)處理

為保證整體設(shè)計結(jié)構(gòu)和運行安全，10 kV配電網(wǎng)電力工程可利用環(huán)網(wǎng)處理模式，將配電網(wǎng)工程進行若干段分割處理，確保將聯(lián)絡(luò)開關(guān)、分段開關(guān)以及結(jié)構(gòu)體系進行綜合管控，有效提升故障處理效率，并及時切除相應(yīng)的隔離區(qū)，從而保證線路運行的安全性和穩(wěn)定性，減少故障造成的經(jīng)濟損失。

在環(huán)網(wǎng)處理機制中，為方便對各問題進行具體分析，應(yīng)結(jié)合10 kV配電網(wǎng)電力工程技術(shù)要求，對相應(yīng)的供電管理過程予以判定。主干線供電控制工作存在其來自同一變電站不同母線的情況，因此，相鄰變電站間配網(wǎng)干線需利用單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)處理方法，保證對故障源進行集中控制，從根本上提高故障管理效果，為后續(xù)正常供電提供保障［5］。

2.3 雙電源處理方式

在10 kV配電網(wǎng)電力工程技術(shù)應(yīng)用體系全面優(yōu)化的過程中，要積極整合技術(shù)監(jiān)督體系，確保優(yōu)化供電管理的安全性，利用雙電源處理方式提升其運行穩(wěn)定程度。需要注意的是，若有特殊情況，必須配備對應(yīng)的應(yīng)急電源，從而保證配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性不受影響，目前較為常見的應(yīng)急電源為柴油發(fā)電機和UPS設(shè)備等。

3 10 kV配電網(wǎng)電力工程串聯(lián)電容補償技術(shù)

由于串聯(lián)電容補償技術(shù)可在有效抵消部分線路電抗值的基礎(chǔ)上提升輸電網(wǎng)絡(luò)的輸電容量，能合理調(diào)控沿線的電壓質(zhì)量，10 kV配電網(wǎng)電力工程常應(yīng)用串聯(lián)電容補償技術(shù)來保證運行管理工作的完整性。在應(yīng)用串聯(lián)電容補償技術(shù)后，當(dāng)下游負荷較大時，串聯(lián)電容補償技術(shù)可通過發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用形成 “自適應(yīng)”電壓調(diào)控體系，對于輻射狀線路具有顯著的應(yīng)用價值。通過應(yīng)用串聯(lián)電容補償技術(shù)，能夠在10 kV配電網(wǎng)輸電線路中形成串聯(lián)電容組運行體系。整合處理機制和應(yīng)用技術(shù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)工序的優(yōu)化，提升輸送功率的補償處理效果。串聯(lián)電容補償技術(shù)應(yīng)用前后的系統(tǒng)圖分別如圖1～2所示。

系統(tǒng)中的有功功率與無功功率計算公式為：

式中：E為能量有效值，J；U為電壓，V；P為有功功率，kW；X為電抗，Ω；δ為功率因數(shù)角。

圖2中，補充后的等效電抗數(shù)值與線路串聯(lián)補充償度為：

式中：Xc為串聯(lián)電容器，Xeff為補償后等效電抗，Ω；k為串聯(lián)補償度；kmax為串聯(lián)補償度的最大值。

基于此，結(jié)合不同的串聯(lián)補償度，可對電壓穩(wěn)定臨界點予以分析，提升線路的整體傳輸功率和電壓運行穩(wěn)定性。

圖1 基礎(chǔ)配電網(wǎng)電力系統(tǒng)

圖2 接入串聯(lián)電容補償?shù)呐潆娋W(wǎng)電力系統(tǒng)

在對串聯(lián)電容補償位置進行選擇的過程中，應(yīng)將補償效果和網(wǎng)絡(luò)情況進行綜合分析，一般要將單組電容器設(shè)置在10 kV配電網(wǎng)電力工程項目的線路首端、中央位置或者是末端，若是兩組電容器，則要盡量在 1／3位置、2／3位置以及受端進行設(shè)置，不僅要保證系統(tǒng)電壓的均等性，也要確保負荷集中在整個系統(tǒng)的末端，從而保證具體運行維護的質(zhì)量。

4 10 kV配電網(wǎng)電力工程應(yīng)用

以某供電公司10 kV供電項目為例，驗證10 kV配電網(wǎng)電力工程優(yōu)化措施應(yīng)用效果。該項目整體輸配電容量為8 175 kVA，因為供電半徑較長、導(dǎo)線型號較小，項目在2017年出現(xiàn)了沿線臺區(qū)低電壓現(xiàn)象。

在對該項目進行綜合分析后，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)損較大，結(jié)合整體線路運行現(xiàn)狀展開深度分析可知，負荷電流在線路電感上的電壓降是基礎(chǔ)因素，尤其是26號、48號區(qū)段，且電壓幅值偏差超過了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，影響了地區(qū)工業(yè)和民用設(shè)備的運行穩(wěn)定性?；诖?，相關(guān)部門制定了加裝串聯(lián)電容的技術(shù)優(yōu)化措施，確保能將負荷末端電壓波動范圍控制在±20%，提高供電質(zhì)量。

結(jié)合案例對串聯(lián)電容補償技術(shù)應(yīng)用效果進行分析，受端電壓為10.5 kV，最大負荷率為25%，在進行相應(yīng)的技術(shù)補償后，效果如下：1）提升電壓，在對相關(guān)提升幅度進行補償量管理的過程中，能將額定電壓的升幅度進行處理，優(yōu)化補償量的應(yīng)用水平，最低提升幅度能達到額定電壓的3.33%，實現(xiàn)預(yù)期效果［6］；2）提升線路輸送能力，在進行串補工作后，能有效減小相同負荷條件下的負荷電流，并且能有效提升線路的實際輸送效果；3）降低線損，在對最大負荷進行全面分析的過程中，在對始端電壓進行集中管理的基礎(chǔ)上，功率因數(shù)設(shè)定為0.9，對前后線損降低量進行計算，假定最大負荷是每年的7月份，損耗降低量的最大負荷參數(shù)損耗數(shù)值降低了60%左右，具有一定的推廣價值。

5 結(jié)語

分析目前10 kV配電網(wǎng)電力工程存在的主要問題，利用雙電源處理方式、環(huán)網(wǎng)處理等方法，完善串聯(lián)電容補償技術(shù)，對10 kV配電網(wǎng)電力工程進行優(yōu)化，提高了供電質(zhì)量及線路輸送能力，減少線損問題造成的影響，為線路安全穩(wěn)定運行提供保障，實現(xiàn)電力系統(tǒng)節(jié)約成本的管理目標(biāo)，為10 kV配電網(wǎng)電力工程質(zhì)量優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。