城市配電網(wǎng)配電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)策

黃林 滕勇健 葉長(zhǎng)青

中國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)在近些年得到了飛速的發(fā)展，人們的生活水平和城市基礎(chǔ)設(shè)施都得到了明顯的改善和提升，這樣的發(fā)展形勢(shì)離不開電力行業(yè)的大力支持。近年來(lái)供電量每年的增長(zhǎng)都在百分之十以上，這就對(duì)城市配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行有了較高的要求。配電網(wǎng)發(fā)生故障不僅是給供電公司造成不好的影響，更嚴(yán)重的是會(huì)影響人們的生產(chǎn)和生活。本文從中高壓配電網(wǎng)出發(fā)，對(duì)配電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)策進(jìn)行了分析，希望能夠提高用電質(zhì)量和用電安全，推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

配電網(wǎng);配電線路;設(shè)計(jì)優(yōu)化

TM75 ????：A

一是35kV及以上高壓配電網(wǎng)設(shè)計(jì)，從保障電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的角度，一般需要至少設(shè)置兩個(gè)供電電源，電源互為備用，形成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在對(duì)配電網(wǎng)外徑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該做好區(qū)域負(fù)荷分析，制定切實(shí)有效的配網(wǎng)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，確保其能夠與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃相使符合，同時(shí)具備一定超前性。

二是10kV中壓配電網(wǎng)設(shè)計(jì)，需要根據(jù)實(shí)際情況，在環(huán)網(wǎng)式、放射式和樹干式中選擇，主城區(qū)、城市核心區(qū)宜采用環(huán)網(wǎng)式+放射式供電，環(huán)網(wǎng)式為主、放射式為輔的供電方式。對(duì)于城市中特別重要的負(fù)荷宜獨(dú)立供電，采用兩回路或三回路從周邊不同變電站或同一變電站的不同變壓器引接，以滿足供電可靠性要求。城市正常負(fù)荷以環(huán)網(wǎng)式供電為主，對(duì)于一些老城區(qū)或容量較小、供電可靠性要求不高的負(fù)荷，因線路走廊困難或造價(jià)太高，可從環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)引出分支線放射式供電，引出點(diǎn)應(yīng)采用斷路器保護(hù)，以保證分支線故障時(shí)切除，不影響主干網(wǎng)運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，環(huán)網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行，將主干線分為兩到三段，選擇恰當(dāng)位置設(shè)置負(fù)荷開關(guān)和斷路器，以滿足“手拉手”供電的需求。不僅如此，這樣的配網(wǎng)設(shè)計(jì)能夠確保線路檢修環(huán)節(jié)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，提升供電可靠性。

三是中壓配電網(wǎng)主供電結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在城市中壓配電網(wǎng)主要層級(jí)為變電站（含220kV、110kV、35kV變電站）、中壓開閉所、中壓環(huán)網(wǎng)柜、終端變配電所（含公變和用戶專變），從變電站直接引出放射式供電或環(huán)網(wǎng)供電，供電可靠性高，但有大部分區(qū)域離變電站較遠(yuǎn)、受變電站本身中壓間隔、中壓線路走廊限制，宜根據(jù)負(fù)荷發(fā)展預(yù)測(cè)規(guī)劃設(shè)置若干中壓開閉所作為本區(qū)域供電主電源。在區(qū)域內(nèi)開閉所引出環(huán)網(wǎng)式供電或放射式供電，為保證供電可靠性，開閉所主接線一般采用兩進(jìn)線單母線分段（分段運(yùn)行、互為備用）或三進(jìn)線單線分段（兩運(yùn)一備）接線方式，以滿足N-1供電可靠性要求，開閉所進(jìn)線電源引自不同變電站或同一變電站的不同主變。四是中壓主網(wǎng)架導(dǎo)線截面設(shè)計(jì)，在實(shí)際操作中，主網(wǎng)架導(dǎo)線截面的選擇都需要考慮負(fù)荷現(xiàn)狀及其增長(zhǎng)規(guī)律，確保其能夠與城市近期發(fā)展規(guī)劃保持高度一致性，同時(shí)要求其必須能夠滿足供電可靠性的相關(guān)要求，結(jié)合經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算、允許電壓計(jì)算和允許電流計(jì)算等，對(duì)導(dǎo)線截面進(jìn)行確定。為便于平時(shí)運(yùn)行時(shí)區(qū)分、也便于備件通用，中壓電纜截面選擇不宜過(guò)多，如選擇400mm2、300mm2、240mm2、150mm2、70mm2，主干網(wǎng)或開閉所進(jìn)線選擇400mm2、300mm2，區(qū)域內(nèi)環(huán)網(wǎng)選擇240mm2、150mm2，終端變壓器選擇70mm2?？紤]夏季氣溫高，冰箱、空調(diào)等大功率電器的廣泛使用會(huì)導(dǎo)致電力出現(xiàn)負(fù)荷高峰，導(dǎo)線截面必須能夠保證負(fù)荷高峰時(shí)期的配網(wǎng)運(yùn)行安全。大量實(shí)踐表明，在導(dǎo)線截面選擇方面，需要充分考慮電網(wǎng)長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，留出一定富余。部分城市早期配電網(wǎng)規(guī)劃缺乏合理有效的分析，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，供需矛盾越發(fā)凸顯，對(duì)于一些無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)需求的配網(wǎng)線路，需要對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行更換，不僅需要耗費(fèi)更多的資金，還會(huì)對(duì)供電質(zhì)量和供電服務(wù)造成負(fù)面影響。

這里的配電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化主要是針對(duì)與人們工作生活密切相關(guān)的低壓配電線路而言，以某老舊居民住宅小區(qū)為例，共有8棟6層建筑，其中兩棟為3個(gè)單元，其余六棟均為2個(gè)單元，每單元兩戶，對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，可以分為兩種不同的情況，一是近期負(fù)荷，按照每戶4kW進(jìn)行考慮，二是遠(yuǎn)期負(fù)荷，按照每戶6kW計(jì)算，需要對(duì)現(xiàn)有的配電變壓器的容量進(jìn)行調(diào)整，確保其能夠滿足小區(qū)居民的正常用電需求。

2.1主干網(wǎng)架優(yōu)化

老舊居民小區(qū)、城中村等配網(wǎng)主干網(wǎng)架設(shè)計(jì)中，可以選擇鋁芯絕緣導(dǎo)線和銅芯低壓電纜兩種配電線路，在實(shí)際安裝環(huán)節(jié)，架空絕緣導(dǎo)線設(shè)置電線桿進(jìn)行線路架設(shè)，也可以沿建筑主體，利用一字鐵與工字鐵對(duì)配電線路進(jìn)行同定安裝，以三相四線制來(lái)保證配電線路的水平排列。低壓電網(wǎng)中可以采用TN-C-S系統(tǒng)，在主干線末端和分支位置分別設(shè)置中性線重復(fù)接地，在進(jìn)戶電表箱處重復(fù)接地，N線與PE線分開。在對(duì)導(dǎo)線截面進(jìn)行選擇時(shí)，需要充分考慮居民小區(qū)的實(shí)際情況，如果短期內(nèi)不會(huì)對(duì)建筑進(jìn)行改造，則需要結(jié)合遠(yuǎn)期負(fù)荷規(guī)劃確定導(dǎo)線截面，一方面確保配變?nèi)萘磕軌螂S著用電負(fù)荷的增長(zhǎng)而增加，另一方面主干網(wǎng)也可以充分滿足人們的用電需求，更能夠避免出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)的情況，避免了資金浪費(fèi)問(wèn)題[2]。近期負(fù)荷隨著生活水平提高、城市美化、供電可靠性、安全性要求提高，新建小區(qū)及主城區(qū)舊小區(qū)改造項(xiàng)目，主要采用銅芯低壓電纜入地敷設(shè)或地下室橋架敷設(shè)，因電纜材料在整個(gè)配網(wǎng)工程中的造價(jià)比重很大，優(yōu)化以縮短電纜路由為主，考慮到電壓損耗，一般要求低壓電纜供電半徑不超過(guò)250米。以本小區(qū)為例，近期負(fù)荷864kW，取同時(shí)系數(shù)0.4，計(jì)算容量為346kW;遠(yuǎn)期負(fù)荷1296kW，取同時(shí)系數(shù)0.4，計(jì)算容量為518kW。變壓器按遠(yuǎn)期容量配置一臺(tái)630KVA箱式變配電所，低壓主干網(wǎng)架可以選擇三路185mm2鋁芯絕緣導(dǎo)線或185mm2銅芯電纜，每棟樓分支可以選擇70mm2絕緣導(dǎo)線或70mm2銅芯電纜，能夠切實(shí)滿足居民用電需求。

2.2電表集裝箱優(yōu)化

在每棟樓每單元1樓和2樓之間，設(shè)置一到兩個(gè)電表集裝箱，從方便抄表的角度，電表箱的安裝可以應(yīng)該采用嵌入式或者壁掛式，最好設(shè)置在樓道內(nèi)，在避免陽(yáng)光直射和雨水的同時(shí)，也可以為檢修維護(hù)工作提供便利。通常來(lái)講，電表集裝箱可以采用不銹鋼或者玻璃鋼材質(zhì)。在一個(gè)集裝箱內(nèi)，宜多設(shè)置一塊公用電表（走廊、樓道、通信等用電），表箱進(jìn)線開關(guān)應(yīng)設(shè)置帶漏電保護(hù)功能斷路器，且應(yīng)加裝浪涌保護(hù)器。宜配置智能電表，帶遠(yuǎn)程抄表功能，在變電所設(shè)置公變采集和遠(yuǎn)程抄表一體化終端，終端與智能電表之間采用載波通信。

總而言之，在對(duì)配電網(wǎng)配電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，需要充分考慮城市發(fā)展規(guī)劃和實(shí)際情況，做好全面細(xì)致分析，明確配電線路設(shè)計(jì)的原則和方法，對(duì)具體實(shí)施階段需要注意的問(wèn)題進(jìn)行處理，保證配電線路的設(shè)計(jì)質(zhì)量和輻射效果，為電力用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、更加可靠、更加安全的電力服務(wù)。我們要做好城市配電網(wǎng)的管理工作，對(duì)新技術(shù)和新設(shè)備要積極的測(cè)試的應(yīng)用，從而能更好的預(yù)防線路故障發(fā)生，提高線路供電可靠性，從而保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行，更好地滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

[1]配電網(wǎng)與配電線路安全運(yùn)行中存在問(wèn)題及對(duì)策探究[J].于朝輝.綠色環(huán)保建材.2019（10）

[2]配電網(wǎng)與配電線路安全運(yùn)行管理[J].朱彥東.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2018（17）

[3]10kV配電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化及節(jié)能探討[J].陸建明.中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè).2017（32）